JP3572920B2 - 車両用路面摩擦係数推定装置 - Google Patents

車両用路面摩擦係数推定装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行する路面の摩擦係数を推定する装置に関し、特に、左右間でトルクを移動制御するトルク移動制御装置をそなえた車両に用いて好適の、車両用路面摩擦係数推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車の走行性能を高めたり、走行に関する人為的な操作を補助したりするために、様々な走行制御が開発されている。かかる走行制御には、例えばトラクションコントロール等と称されるエンジン出力制御や、左右輪や前後輪間での差動制限制御や、さらには、左右輪や前後輪間でのトルク配分制御(動力伝達制御)なども既に開発されている。
【0003】
例えば、自動車の駆動輪である左右輪間に、旋回時等に生じる差動を許容するための差動機構が設けられているが、この差動機構では、左右輪のうちの一方の車輪が例えば砂にはまるなどして空転すると、この一方の車輪のみが回転して他方の車輪はほとんど回転しなくなって、路面に駆動トルクを伝達できない状態が生じることがある。
【0004】
そこで、このような場合に、その差動を制限できる差動制限機構(LSD=リミテットスリップデフ)が開発されている。このような左右輪の差動制限機構には、左右輪の回転速度差に比例するタイプのものや、入力トルクに比例するタイプのものがある。左右輪回転速度差比例タイプには、液体の粘性を利用したVC(ビスカスカップリング)式LSDなどのものがあり、車両の走行安定性を向上しうる利点がある。一方、入力トルク比例タイプのものには、一般的なLOM(ロックオートマチック)式LSDなどのフリクションタイプのものなどのメカニカルタイプのものがあり、車両の旋回性能を向上しうる利点がある。
【0005】
しかしながら、上述のような各種の差動制限機構では、その差動制御特性が物性などによって定まっており、必ずしも常に適切に差動制御を行なえるように差動制御特性を調整できるようにはなっていない。
また、LSDを電子制御化したいわゆる電子制御LSDと呼ばれるシステムもあるが、このようなものにおいても車輪間のトルク移動は、高速側から低速側へのみに限られており、したがって、例えば特に車両の旋回走行中等に、その走行性能を十分に高めることまではできないものと考えられる。
【0006】
そこで、本出願人は、大きなトルクロスやエネルギロスを招かずに車両の種々の走行状態において左右輪間でのトルク配分を行なえるようにすべく、例えば特開平5−131855号,特開平7−108840号,特開平7−108841号,7−108842号,特開平7−108843号,特開平7−156681号の各公報等に開示されているような、車両用左右輪間トルク移動制御装置を提案した。
【0007】
この左右輪間トルク移動制御装置は、同軸上に配設された2つの回転体を互いに回転速度の異なる状態で摺接させると、回転速度の高い方の回転体から回転速度の低い方の回転体へとトルクが伝達するという特性を利用したものである。
すなわち、この装置は、例えば、差動装置に入力された回転速度又は一方の車輪軸の回転速度を高速並びに低速に変速して出力する変速機構と、この変速機構のそれぞれの出力を受けて差動装置又は一方の車輪軸とは異なる回転速度で回転する複数の変速連動部材と、左右輪のうちの他方の車輪軸と等しい速度で回転する等速連動部材と、これらの変速連動部材と等速連動部材との間に設けられた湿式多板クラッチ等の複数のトルク伝達カップリングをそなえたものである。
【0008】
このような装置では、左右輪が例え等速で回転していても、トルク伝達カップリングにおいては、変速連動部材側と等速連動部材側とで回転速度が異なるため、湿式多板クラッチを係合させるなどしてトルク伝達カップリングを作用させれば、変速連動部材側と等速連動部材側とのうち速度の高い方から速度の低い方へとトルクが伝達される。変速機構による変速度合を一定以上に大きくしておけば、旋回時に回転速度の低い内輪側から回転速度の高い外輪側へのトルク伝達も実現する。
【0009】
また、例えば湿式多板クラッチのようなトルク伝達カップリングでは、それぞれの湿式多板クラッチの係合の切換並びに係合度合等の制御を行なうことにより、一方の車輪軸への伝達トルクを増加又は減少させたり、他方の車輪軸への伝達トルクを増加又は減少させたりすることができる。したがって、伝達トルク容量を可変制御できるため、左右輪において所望の方向へ所望の伝達トルク容量でトルクを伝達させることができる。
【0010】
このような装置は、左右輪が駆動輪であっても従動輪であっても適用でき、左右輪が駆動輪であれば、エンジンからの駆動力の左右輪への配分を調整することができ、左右輪が従動輪であれば、トルク伝達によって、トルク伝達をされる側の車輪は駆動力を受けることになり、トルク伝達をする側の車輪は制動力を受けることになる。
【0011】
いずれにしても、左右の各車輪と路面との間で発揮される駆動力又は制動力の大きさを左右不均衡にし、これにより、車両にヨーモーメントを発生させて車両の挙動を制御することができる。
また、このようなトルク伝達制御は左右輪間のみならず前後輪間でも考えられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような車両の左右輪間や前後輪間でトルクの伝達制御(動力伝達制御)を行なう装置においては、車両の走行状況に対応したトルク伝達制御を行なう必要がある。つまり、車両が直進中か旋回中か、加速中か減速中か、また、各車輪にスリップがあるか否か、等に応じてトルク伝達制御を行なうことが、車両の走行性能を向上させることになる。
【0013】
しかしながら、より適切な制御を行なうには、車両が走行する路面状況を把握することが必要になる。つまり、走行路面が滑り易いか否かによっては、トルク伝達制御の制御効果も異なるものと考えられ、必要とする制御効果を適切に得るには、路面状況をの把握し路面状況に基づいたトルク伝達制御(動力伝達制御)を行なうことが必要になる。
【0014】
このような路面状況は、いわゆる路面摩擦係数(路面μ)として表すことができるが、この路面状況(路面摩擦係数)の把握は、上述のようなトルク伝達制御(動力伝達制御)のみならず、自動車における種々の走行制御において有効なものになる。
そこで、車両の走行中に走行路の路面摩擦係数(路面μ)を推定できる技術の開発が要望されている。
【0015】
しかも、路面摩擦係数の推定結果を走行制御に確実に反映させるためには、自動車に装備された走行制御に関する機器の作動時にも路面摩擦係数を確実に推定できるようにする必要がある。
車両の走行中に走行路の路面摩擦係数を推定するには、路面摩擦係数に対応するパラメータのうち、車両の走行中に検出することができるものがあればよい。このようなパラメータの一つとして、走行路面に対する駆動輪の滑り状態が考えられる。つまり、駆動輪から路面に一定の駆動力を加えようとした場合、路面摩擦係数が小さいほど、駆動輪は路面に対してスリップするのでこの特性に着目すれば路面摩擦係数を推定しうる。
【0016】
ところが、各駆動輪が路面にどの程度の駆動力を発揮しようとしているか把握するのは容易ではない。これに対して、上述のようなトルク移動制御装置を左右の車輪間にそなえたものでは、左右輪間でトルク移動を行うとこれに応じて車輪と路面との間で伝達される駆動力が左右輪間で変化するので、このトルク移動に対する左右輪の回転速度差を、走行路の路面摩擦係数を示すパラメータの一つとして考えることができる。
【0017】
しかし、左右輪の回転速度差は、トルク移動に起因するだけでなく、他の種々要因にも依存する。そこで、これらの種々の回転速度差発生要因も考慮しながら、精度良く走行路の路面摩擦係数に対応する左右輪の回転速度差に関するパラメータを検出できるようにしたい。
また、走行路の路面摩擦係数は、このような車輪の路面に対する滑り易さだけでなく、路面の凹凸状態にも影響する。
【0018】
そこで、路面の凹凸状態を的確に把握して、このような面からも走行路の路面摩擦係数を推定できるようにしたい。
ところで、特開平1−193441号公報には、平均車輪速度から求めた車輪の加速度Gvと加速度センサにより検出した車体加速度Gとの差ΔGを、閾値ΔGsと比較して、ΔG>ΔGsならばスリップと判定し、更に、車体加速度Gを基準に低μ路判定を行なう技術が開示されている。
【0019】
また、特開平5−238404号公報には、前後加速度センサにより検出された前後加速度と横加速度センサにより検出された横加速度との和(第1ベクトル和)、及び、車輪速センサにより検出された車輪速を時間微分して得られる車輪加速度から上記前後加速度を減算して得られた前後滑り加速度と車速センサとヨーレイトセンサとの情報から求めた横滑り加速度との和(第2ベクトル和)、に基づいて路面摩擦係数を推定する技術が開示されている。
【0020】
また、特開平5−338457号公報には、操舵角,操舵トルク,車輪速の各情報より路面摩擦係数を推定する技術が開示されている。
さらに、特開平7−128221号公報には、駆動輪と従動輪との回転速度差を従動輪との回転速度で割っることでスリップ率を求め、このスリップ率と、タイヤの駆動力とから路面状態を推定する技術が開示されている。
【0021】
しかしながら、これらの技術は、自動車に装備された走行制御に関する機器の作動時にも路面摩擦係数を確実に推定しうるものではなく、車両の走行状態によっては、十分な推定精度を確保するのは困難である。
また、特開平5−346394号公報には、差動制限装置をそなえた差動装置における作動制限量の変化量と回転速度差の変化量との関係に基づいて、路面摩擦係数を推定する技術が開示されている。しかしながら、この技術は、車両が走行限界に達しなくても路面摩擦係数を推定しうるものの、車両の走行状態によっては、十分な推定精度を確保するのは困難である。
【0022】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、車両の走行する路面状況(路面摩擦係数)を的確に把握できるようにして、例えば自動車における種々の走行制御をより適切に行なうことができるようにした、車両用路面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の本発明の車両用路面摩擦係数推定装置は、トルク移動制御装置が、左右一対の車輪の相互間でトルクを移動制御し、左右輪回転速度差検出手段が、このトルク移動制御装置をそなえた該左右輪の回転速度差dvrdを検出し、車速検出手段が、該車両の車速vbを検出又は推定し、前後加速度検出手段が、該車両に生じる実際の前後加速度gxを検出し、横加速度検出手段が、該車両に生じる実際の横加速度gyを検出して、パラメータ算出手段が、該横加速度検出手段で検出された実際の横加速度gyに対応して該車両の定常走行中における走行状態から路面の凹凸状態を示す第1のパラメータβppを算出するとともに、該車速検出手段で検出又は推定された車速vbと、該左右輪回転速度差検出手段で検出された左右輪回転速度差dvrdと、該前後加速度検出手段で検出された実際の前後加速度gxと、該横加速度検出手段で検出された実際の横加速度gyと、該トルク移動制御装置によるトルク移動量tafと基づいて、下式(1)によって路面の滑り易さを示す第2のパラメータαを算出するように構成される。
α= [( dvrd−Lt・gy )/ vb+A・gx・gy+B・gy ]/ taf・・・(1)
(ただし、A,B,Ltは定数)
そして、路面指標算出手段が、上記の第1及び第2のパラメータの値βpp,αから路面状態を一元的に表す第3のパラメータである各μ路度合に対応した指標を算出し、路面摩擦係数算出手段が、この路面指標算出手段により算出された指標を継続して累積的に求めて累積評価することで路面摩擦係数を算出するように構成される。
【0026】
請求項2記載の本発明の車両用路面摩擦係数推定装置は、横加速度算出手段が、該車両のハンドル角及び車速から該車両に生じる理論上の横加速度を算出し、パラメータ算出手段、横加速度検出手段で検出された実際の横加速度に対して、該横加速度算出手段で算出された理論上の横加速度に応じたゲイン補正及びハイパス処理及びローパス処理を施すことで、該第1のパラメータを算出するように構成される。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
ここでは、本実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置を説明するとともにこの車両用路面摩擦係数推定装置をそなえた車両用左右輪間動力伝達制御装置(トルク移動制御装置)について、以下のような項目により順に説明する。
【0028】
なお、ここでは、車両用左右輪間動力伝達制御装置については「トルク移動制御装置」又は単に「装置」とも省略するが、車両用路面摩擦係数推定装置については省略せずに呼称するか、又は、路面μ推定装置と呼称する。
〔目次〕
1.本トルク移動制御装置のシステム概要
1.1本トルク移動制御装置のハードウェア構成の概念
1.2本トルク移動制御装置のハードウェア構成
1.3本トルク移動制御装置の制御概要
2.本装置の制御内容
2.1入力演算処理
2.2ドリフト判定ロジック
2.3車両運動制御ロジック
2.3.1目標ΔN追従制御
2.3.2加速旋回制御
2.3.3タックイン対応制御
2.3.4操舵過渡応答制御
2.4路面μ推定
2.4.1定常旋回時の路面μ推定
2.4.2非線形旋回時の路面μ推定
2.4.3発進時の路面μ推定
2.4.4出力値設定
2.5アクチュエータ駆動
3.本装置の動作及び本装置による効果
3.1本装置の動作
3.2本装置による効果
3.2.1車両用路面摩擦係数推定装置の効果
3.2.2車両用路面摩擦係数(路面μ)対応制御の効果
〔実施形態〕
1.本装置のシステム概要
1.1本装置のハードウェア構成の概念
まず、本装置のハードウェア構成の概念を説明すると、本車両用左右輪間動力伝達制御装置は、同軸上に配設された2つの回転体を互いに回転速度の異なる状態で摺接させると、回転速度の高い方の回転体から回転速度の低い方の回転体へとトルクが伝達するという特性を利用したものである。
【0029】
例えば、左輪側の方が右輪側よりも高速回転していれば、左輪側から右輪側へのトルク伝達を容易に行なうことができ、右輪側の方が左輪側よりも高速回転していれば、右輪側から左輪側へのトルク伝達を容易に行なうことができる。
そこで、左右輪が等速回転していても、左輪側の方が右輪側よりも高速回転する状態を実現できれば左輪側から右輪側へのトルク伝達を行なうことができ、同様に、左右輪が等速回転していても、右輪側の方が左輪側よりも高速回転する状態を実現できれば右輪側から左輪側へのトルク伝達を行なうことができる。
【0030】
つまり、例えば左輪側に左輪側の回転速度VLを高速に変速する変速機構を設けるか又は右輪側に右輪側の回転速度VRを低速に変速する変速機構を設ければ、左右輪が等速で回転していても、この変速機構(増速機構)の出力を受ける左輪側部材と右輪と等しい速度VRで回転する右輪側部材との間、又は、この変速機構(減速機構)の出力を受ける右輪側部材と左輪と等しい速度VLで回転する左輪側部材との間、では、左輪側の回転速度が右輪側よりも大きい状態を実現できる。
【0031】
また、右輪側についても、これと左右対称の機能構成にすれば、右輪側の方が左輪側よりも大きい状態を常に実現することができる。
このような変速機構の変速比の設定によっては、車両の旋回時には、本来、旋回内輪は旋回外輪よりも低速回転になるところが、車両の旋回時にも、内輪側の回転部材を外輪側の回転部材よりも高速に変速することができる。
【0032】
そして、このように速度差を与えられた左輪側回転部材と右輪側回転部材との間にトルク伝達カップリングを設け、このトルク伝達カップリングを適当に作用させることで、一定の走行条件下では、左輪側から右輪側へも、右輪側から左輪側へも常時トルク伝達を行なうことができる。
もちろん、最大舵角での旋回時にも内輪側の駆動トルクが外輪側に伝達されるように、変速機構による変速比を設定すれば、全走行条件下で、左輪側から右輪側へも、右輪側から左輪側へも常時トルク伝達を行なうことができる。
【0033】
なお、湿式多板クラッチ機構などのトルク伝達容量可変型のカップリングでは、一般に、係合圧力(押圧力P)等に応じて伝達トルク量を調整することができる。
ところで、右輪側と左輪側との間に介装する変速機構及びカップリングは、右輪側と左輪側との間に直接設ける他に、例えば駆動輪の場合には、デファレンシャルの入力部分と車輪側(右輪側又は左輪側)との間に、これらの変速機構及びカップリングを設けるようにして、デファレンシャルの入力部分を介して、左輪側と右輪側との間での動力伝達(トルク移動)を実現してもよい。
【0034】
このような原理による車両の左右輪間での動力伝達(トルク移動)は、左右輪が駆動輪であっても従動輪であっても適用でき、左右輪が駆動輪であれば、エンジンからの駆動力(トルク)の左右輪への配分を調整することになり、左右輪が従動輪であれば、トルク伝達によって、トルク伝達をされる側の車輪は駆動力を受けることになり、トルク伝達をする側の車輪は制動力を受けることになる。いずれにしても、左右の各車輪と路面との間で発揮される駆動力又は制動力の大きさを左右不均衡に制御して、これにより、車両にヨーモーメントを発生させて車両の挙動を制御することができる。
【0035】
1.2本装置のハードウェア構成
次に、このような理論による本車両用左右輪間動力伝達制御装置のハードウェア構成について図1,図2を参照して説明する。
1.2.1本装置にかかる車両の動力伝達系の構成
本実施形態の車両用左右輪間動力伝達制御装置は、図1に示すように、四輪駆動車の後輪にそなえられる。
【0036】
図1において、符号2はエンジンであり、このエンジン2の出力はトランスミッション4及び中間ギア機構6を介して差動歯車機構(=センタディファレンシャル、以下、センタデフという)8に伝達されるようになっている。
このセンタデフ8の出力は、一方において前輪用の差動歯車機構(=フロントディファレンシャル、以下、フロントデフという)10を介して車軸12L,12Rから左右の前輪14,16に伝達され、他方においてベベルギヤ機構18,プロペラシャフト20及びベベルギヤ機構22,後輪用の差動歯車装置(=リヤディファレンシャル、以下、リヤデフという)24を介して車軸26L,26Rから左右の後輪28,30に伝達されるようになっている。本左右輪間動力伝達制御装置の回転推進力配分調整機構(又は、回転力調整手段、以下、トルク移動機構という)50はこのリヤデフ24の部分に設けられている。
【0037】
センタデフ8は、従来周知のものと同様に、デファレンシャルピニオン8A,8Bと、これらのデファレンシャルピニオン8A,8Bと噛合するサイドギヤ8C,8Dとからなり、デファレンシャルピニオン8A,8Bから入力された回転トルクは、サイドギヤ8C,8Dに伝達され、サイドギヤ8Cからは前輪側へ、サイドギヤ8Dからは後輪側へと、それぞれの差動を許容されながら伝達されるようになっている。
【0038】
ここでは、サイドギヤ8Cからは前輪用出力軸32を介して前輪側のフロントデフ10へ、サイドギヤ8Dからは後輪用出力軸34及びベベルギヤ機構18を介してプロペラシャフト20から後輪側へトルクが伝達される。
このセンタデフ8には、その前輪側出力部と後輪側出力部との差動を拘束(又は制限)することにより前輪側と後輪側とのエンジンの出力トルク(回転推進力)の配分を制御しうる差動制限手段〔即ち、リミテッドスリップデフ(LSD)〕としてビスカスカップリングユニット(VCU)36が付設されている。
【0039】
このVCU36は、前輪用出力軸32と後輪用出力軸34との間に介装されており、差動状態に応じた力で、前輪側と後輪側との差動を制限することで、前後輪の軽負荷側だけが空転して重負荷側に回転トルクが伝達されないような事態を回避しうるようになっている。
1.2.2本装置の回転推進力配分調整機構の構成
ところで、本左右輪間動力伝達制御装置は、デフキャリア51内に設けられた回転推進力配分調整機構(トルク移動機構)50と、その制御手段(又は回転推進力配分制御手段)である油圧ユニット38及び電子制御ユニット(以下、ECUという)42とから構成されるが、ここで、リヤデフ24及びこのリヤデフ24と車軸26L,26Rとの間に嵌挿されたトルク移動機構50の構成を、図2を参照して説明する。
【0040】
図2に示すように、入力軸52がプロペラシャフト20の後端に結合されており、入力軸52にはドライブピニオンギヤ54が一体回転するように結合されている。このドライブピニオンギヤ54には、デファレンシャルケース(デフケース)58の外周に設けられたクラウンギヤ56が噛合しており、エンジンの出力は、入力軸52からドライブピニオンギヤ54,クラウンギヤ56を介してリヤデフ24に伝えられるようになっている。
【0041】
リヤデフ24は、従来周知のものと同様に、デフケース58内に設けられた2対のピニオン、即ち、デファレンシャルピニオン60A,60Bと、これらのデファレンシャルピニオン60A,60Bと噛合するサイドギヤ62,64とからなり、デファレンシャルピニオン60A,60Bから入力された回転トルクは、サイドギヤ62,64に伝達され、サイドギヤ62からは左輪側の回転軸66へ、サイドギヤ64からは右輪側の回転軸68へと、それぞれの差動を許容されながら伝達されるようになっている。また、左右の回転軸66,68は、図1に示すように、左右の後輪28,30に結合した車軸26L,26Rに連結されている。
【0042】
本実施形態のトルク移動機構50は、後輪の左右駆動輪で駆動力を配分するリヤデフ24のデフケース58と右輪側回転軸68との間に設けられており、変速機構70と伝達容量可変制御式トルク伝達機構90とから構成され、デフケース58を介して、左輪側と右輪側との間での回転推進力の伝達、即ち、動力伝達(トルク移動)を行なうようになっている。
【0043】
変速機構70は、リヤデフ24の入力部分即ちデフケース58の回転速度を増速して左右輪の一方側(ここでは、右輪側)に出力する増速機構70Aと、減速して一方側(右輪側)に出力する減速機構70Bとを一体にそなえているので、増減速機構とも称する。
また、伝達容量可変制御式トルク伝達機構90は、制御油圧に応じて伝達容量を調整できる湿式油圧多板クラッチ機構(以下、クラッチとも称する)が用いられており、変速機構70の減速機構70Bの出力側と右輪側との間に設けられて左輪側へトルク伝達をするクラッチ(左クラッチ)90Lと、変速機構70の増速機構70Aの出力側と右輪側との間に設けられて右輪側へトルク伝達をするクラッチ(右クラッチ)90Rとが一体に形成されている。このような伝達容量可変制御式トルク伝達機構90を、一体式カップリング又は単にカップリングとも称する。
【0044】
増減速機構70を説明すると、この増減速機構70は、デフケース58と一体回転するように結合された中空の中間軸72と、右クラッチ90Rに接続された中空の中間軸74と、左クラッチ90Lに接続された中空の中間軸76との間に介装されている。なお、これらの中間軸72,74,76はいずれも中空軸であり、中間軸72,74は、右輪側回転軸68の外周に相対回転できるように装備され、中間軸76は、中間軸74のさらに外周にこれも相対回転できるように装備されている。
【0045】
これらの中間軸72,74,76には、それぞれギヤ78A,80A,82Aが設けられて、また、これらの中間軸72,74,76の外周にはカウンタシャフト84が配設され、このカウンタシャフト84には3連ギヤ86がそなえられている。3連ギヤ86は、ギヤ78B,80B,82Bから構成され、ギヤ78Bは中間軸72のギヤ78Aに、ギヤ80Bは中間軸74のギヤ80Aに、ギヤ82Bは中間軸76のギヤ82Aに、それぞれ噛合している。
【0046】
増減速機構70は、このようなギヤ78A,80A,82Aを有する中間軸72,74,76と、カウンタシャフト84と、ギヤ78B,80B,82Bを有する3連ギヤ86とから構成されている。
なお、カウンタシャフト84は、中間軸72,74,76の外周にドライブピニオン54と位相をずらして複数(ここでは3つ)そなえられている。これにより、リングギヤをそなえないが、ギヤ78A,80A,82Aをサンギヤとしてギヤ78B,80B,82Bをプラネタリピニオンとする、3連式の遊星歯車機構と同様の配列に構成されている。
【0047】
なお、各カウンタシャフト84は、デフキャリア51に設けられた壁部51Aに固定されている。したがって、ギヤ78B,80B,82Bはカウンタシャフト84を軸心として自転のみ行なう。これにより、中間軸72,74,76のラジアル方向への支持は、ギヤ78A,80A,82Aとギヤ78B,80B,82Bとの噛合を通じて、上述のように壁部51Aに固定された複数のカウンタシャフト84によっても行なわれている。
【0048】
そして、これらのギヤ78A,80A,82Aの歯数をそれぞれZ ,Z ,Z とすると、Z <Z <Z の関係に設定されている。また、ギヤ78B,80B,82Bの歯数をそれぞれZ ,Z ,Z とすると、Z <Z <Z の関係に設定されている。
【0049】
これにより、変速機構(増減速機構)70では、ギヤ78A,ギヤ78B,ギヤ80A,ギヤ80Bの組み合わせで、リヤデフ24に入力された回転を増速して右輪側へ出力する増速機構70Aが構成され、ギヤ78A,ギヤ78B,ギヤ82A,ギヤ82Bの組み合わせで、リヤデフ24に入力された回転を減速して右輪側へ出力する減速機構70Bが構成される。
【0050】
ところで、これらの増減速機構70の出力を入力される伝達容量可変制御式トルク伝達機構90、即ち、左クラッチ90L及び右クラッチ90Rは、図2に示すように、デフキャリア51内の増減速機構70よりも右輪側の空間部に設置されている。
これらの油圧多板クラッチ90L,90Rは、右輪側回転軸68と一体回転するようにクラッチケース92に結合されたクラッチ板90AL,90ARと、中間軸74及び76と一体回転するように結合されたクラッチ板90BR,90BLと、各クラッチ90L,90Rにそれぞれ油圧(クラッチ圧)を加える図示しない2つのピストンとをそなえており、コントローラ42の電子制御によって2つの油圧ピストンの駆動油圧が油圧ユニット38を通じて調整されて、クラッチ90L,90Rの係合状態が調整されるようになっている。
【0051】
左クラッチ90Lは、右輪側回転軸68と一体回転する右輪側クラッチ板90ALと、中間軸76と一体回転するように結合された減速機構70Bの出力側のクラッチ板90BLとから構成される。クラッチ板90BLは、中間軸76とともに減速機構70Bで減速されたギヤ82Aと一体回転するので、右輪に対する左輪の速度比が大きくならないかぎり、クラッチ板90BLは、右輪側回転軸68と一体回転する右輪側クラッチ板90ALよりも低速回転する。
【0052】
したがって、クラッチ90Lを係合させれば、右旋回時であって右輪が左輪よりも低速回転していても、右輪側クラッチ板90AL側からクラッチ板90BLへと、即ち、右輪側からリヤデフの入力側へとトルクが伝達されることになり、エンジンからのトルクの右輪側への配分量を減少させて、左輪側への配分量を増加させることができる。
【0053】
また、右クラッチ90Rは、右輪側回転軸68と一体回転する右輪側クラッチ板90ARと、中間軸74と一体回転するように結合された増速機構70Aの出力側のクラッチ板90BRとから構成される。クラッチ板90BRは、中間軸74とともに増速機構70Aで増速されたギヤ80Aと一体回転するので、左輪に対する右輪の速度比が大きくならないかぎり、クラッチ板90BRは、右輪側回転軸68と一体回転する右輪側クラッチ板90ARよりも高速回転する。
【0054】
したがって、クラッチ90Rを係合させれば、左旋回時であって左輪が右輪よりも低速回転していても、クラッチ板90BR側から右輪側クラッチ板90AR側へと、即ち、リヤデフの入力部側から右輪側へとトルクが伝達されることになり、エンジンからのトルクの右輪側への配分量を増加させて、左輪側への配分量を減少させることができる。
【0055】
そこで、油圧ユニット38におけるクラッチ90L,90Rへの油圧調整部も、左右の後輪へトルク配分が所望の状態になるように、ECU42を通じて制御される。この場合、ECU42では、エンジン情報,車輪速情報,ハンドル角情報(操舵角情報),車体の横加速度や前後加速度に関する情報等に基づいて油圧ユニット38の所要部を制御する。
【0056】
例えば、入力軸52からの駆動トルクを左輪回転軸66により多く配分したい場合には、その配分したい程度(配分比)に応じて左クラッチ90Lを適当な制御圧力で係合させればよく、入力軸52からの駆動トルクを右輪回転軸68により多く配分したい場合には、その配分したい程度(配分比)に応じて右クラッチ90Rを適当な制御圧力で係合させればよい。
【0057】
また、左右の両クラッチ90L,90Rが同時に完全係合することのないように設定されており、左右のクラッチ90L,90Rのうち一方が完全係合したら他方は係合しないようになっている。つまり、クラッチ90L,90Rの作動モードは、左クラッチ90Lのみが係合するモードと、右クラッチ90Rのみが係合するモードと、何れも係合しない中立モードとがある。
【0058】
このように、トルク移動機構50では、トルクを移動させることで左右トルクの配分を調整できるので、単に片輪を制動することで左右トルクの配分を調整する場合に比べてトルクロスが極めて少なく、トルクの配分調整もより広範囲で行なえ、例えば車両にヨーモーメントを生じさせることも違和感なく行なえるという特徴がある。
【0059】
1.2.3本装置にかかる油圧ユニットの構成
ここで、油圧ユニット38の構成を図3を参照して説明する。この油圧ユニット38は、図3に示すように、作動油を蓄圧する蓄圧部101と、蓄圧部101に蓄圧された作動油を適宜圧力調整してクラッチ90L,90Rの油室(図示省略)に供給する制御圧出力部102とからなる。
【0060】
蓄圧部101は、アキュムレータ103と、アキュムレータ103内の作動油を所定圧に加圧するモータポンプ104と、モータポンプ104で加圧された差動油圧を監視する圧力スイッチ105とをそなえている。
また、制御圧出力部102は、モータポンプ104を通じて圧力調整されたアキュムレータ103内の作動油を、圧力調整する電磁比例圧力制御弁(比例弁と略す)106と、この比例弁106で調圧された作動油を左右いずれのクラッチ90L,90Rの油室(図示省略)に供給するかを切り換える電磁方向制御弁(方向切換弁)107とをそなえている。
【0061】
このような油圧ユニット38は、ECU42により作動を制御されるが、ECU42には、車輪速センサ(車輪速検出手段)48A,ハンドル角センサ(即ち、ハンドルの切れ角を検出するハンドル切れ角検出手段)48B,前後加速度センサ(前後Gセンサ)48C,横加速度センサ(横Gセンサ)48D,スロットルポジションセンサ(TPS)48E及び圧力スイッチ105等のセンサ類が接続されている。
【0062】
そして、ECU42では、これらのセンサ類からの情報に基づいて、車両の走行状態、即ち、車速や操舵状態や車体の運動状態等に応じて、油圧ユニット38のモータポンプ104や比例弁106や方向切換弁107の制御を行なうようになっている。この比例弁106や方向切換弁107の制御を通じた差動制限制御、即ち、トルク移動制御の詳細については後述する。
【0063】
なお、図3中、符号108はバッテリ、109はモータリレーであり、モータポンプ104の制御は、このモータリレー109を通じたバッテリ108からの電力の供給制御により行なわれ、蓄圧部101による蓄圧管理は、圧力スイッチ105の検出情報に基づいてモータリレー109を通じてモータポンプ104の作動を制御しながら行なうようになっている。また、符号110は、油圧ユニット38による差動制限制御、即ち、トルク移動制御を行なっているか否かを表示するインジケータランプである。
【0064】
また、油圧ユニット38を通じた差動制限制御は、エンジン出力制御と連係させる必要があるので、ここでは、ECU42からは、油圧ユニット38へ制御指令を出力するとともに、エンジン出力制御を制御する図示しないエンジン用ECUへも出力低減情報が送られるようになっている。
なお、ECU42は、図示しないが後述する制御に必要なCPU,ROM,RAM,インタフェイス等をそなえている。
【0065】
1.3本装置の制御概要
ここで、図4の本装置の制御にかかる機能構成を示す制御ブロック図を参照して、本装置の制御概要について説明する。
図4に示すように、本制御による処理は、センサ入力を受けるセンサ入力処理と、これらのセンサ入力値に基づいて各種の値の演算を行なう演算処理と、演算処理結果に基づいて車両の運動制御の各制御量を算出する制御量算出処理と、算出された各制御量に基づいて各アクチュエータを駆動する駆動処理とに分けることができる。
【0066】
このうち、センサ入力処理では、4輪の車輪速センサ48A,ハンドル角センサ48B,前後加速度センサ(前後Gセンサ)48C,横加速度センサ(横Gセンサ)48D,スロットルポジションセンサ(TPS)48E等からのセンサ入力を受ける。
演算処理では、後輪の左右輪の速度差(回転数差)について、その実測値とその理論値とが算出される。実測値(実回転数差)は4輪の車輪速センサ48Aからの車輪速値に基づいて、また、理論値(目標値,理論回転数差)はハンドル角センサ48Bからの操舵角と、4輪の車輪速センサ48Aからの車輪速値から得られる車体速度(車速)とに基づいて、それぞれ算出される。また、前後Gセンサ48C,横Gセンサ48Dからの検出値に基づいて、計算前後G(gb),計算横G(gy)が計算される。また、演算処理では、さらに、ドリフト判定や路面μ推定が行なわれる。
【0067】
制御量算出処理では、このような各演算結果に基づいて車両の運動制御の各制御量を算定するが、本制御では、通常旋回時の制御に関する目標回転数差追従制御(目標ΔN追従制御)の制御量(目標ΔN追従制御量)と、加速旋回時に関する加速旋回制御の制御量(加速旋回制御量)と、車両のタックイン時に関するタックイン対応制御の制御量(タックイン対応制御量)と、操舵過渡時に関する操舵過渡応答制御の制御量(操舵過渡応答制御量)とがそれぞれ設けられ、これらの各制御量を加算してこの加算制御量(出力制御量)を出力するようになっている。
【0068】
なお、制御量算出処理を行なう機能(制御量算出手段)の中で、目標ΔN追従制御に関する制御量を設定する機能(又は、この設定機能及びこの設定により得られた制御量に基づき制御信号を出力する機能)をΔN追従制御手段(目標回転数差追従制御手段)、加速旋回制御の制御量を設定する機能(又は、この設定機能及びこの設定により得られた制御量に基づき制御信号を出力する機能)を加速旋回制御手段、タックイン対応制御の制御量を設定する機能(又は、この設定機能及びこの設定により得られた制御量に基づき制御信号を出力する機能)をタックイン対応制御手段、操舵過渡時に関する操舵過渡応答制御の制御量(過渡的制御量)を設定する機能(又は、この設定機能及びこの設定により得られた制御量に基づき制御信号を出力する機能)を操舵過渡応答制御手段とそれぞれいう。
【0069】
さらに、目標回転数差追従制御手段,加速旋回制御手段,タックイン対応制御手段などの車両挙動に対応した制御量(車両挙動対応制御量)を算出する手段を車両挙動対応制御量算出手段、ハンドル操作やスロットル操作などの運転操作状態に基づく制御量(過渡的制御量)を算出する手段を過渡的制御量手段ともいう。
【0070】
また、目標ΔN追従制御に関しては、車両の旋回状態に対応したヨー角又は左右車輪回転数差の目標値を算出又は記憶する機能(目標値算出手段)を有し、さらに、定常旋回時における目標値に応じた制御量を算出する機能(定常旋回制御手段)を有している。
また、駆動処理では、トルク移動量を調整するために比例弁106に指令信号を出力する比例弁出力と、トルク移動方向を設定するために方向弁(方向切換弁)107に指令信号を出力する方向弁出力と、インジケータランプ110に表示指令信号を出力するインジケータ表示出力とを行なうようになっている。
【0071】
2.本装置の制御内容
ここで、上述のようなトルク制御の内容を、入力演算処理、ドリフト判定ロジック、車両運動制御ロジック、路面μ推定、アクチュエータ駆動の順に、更に説明する。
2.1入力演算処理
入力演算処理では、図5に示すように、後左車輪速度vrl,後右車輪速度vrr,ハンドル角度θh,車体速度vb,ハンドル角速度dθh,前左車輪速度vfl,前右車輪速度vfrにかかる検出信号を各センサから受けるとともに、前回の計算値(トルク移動量ta,路面μ判定係数γ)及び圧力スイッチ,アイドルスイッチ,横Gセンサ,TPS(スロットルポジションセンサ)等からの検出信号を受けて、以下のような数値の演算処理を行なう。
【0072】
2.1.1後輪左右の速度差(dvrd)
まず、後輪左右の速度差(dvrd)は、旋回時やトルク移動制御によって発生する後輪左右の実速度差dvrd(=vrl−vrr)であり、後左車輪速度vrl及び後右車輪速度vrrとの差を演算して算出する。
2.1.2後輪左右の速度差のデジタルフィルタ値(dvrf)
この実速度差dvrdは、トルク移動制御の作動状態を判別するために用いるため、実速度差dvrdをデジタルフィルタでフィルタ処理して、ノイズ影響を取り除く。ここでは、式(2.1.2.1)のようにスムージング処理を行なう式(2.1.2.2)に示すようにフィルタ処理を行なう。
【0073】
Figure 0003572920
ただし、odvrd:一回前のdvrdを保持した値
dvrfl: スムージングした値
2.1.3後輪の平均速度(vr)
後左車輪速度vrlと後右車輪速度vrrとを平均化することで、後輪の平均速度vr〔=(vrl+vrr)/2〕を得て、トルク移動制御の作動状態を判別するために用いる。
【0074】
2.1.4推定車体速(vb),旋回半径(RR)
本装置は、車体速を演算により推定する機能(車体速演算装置又は車体速検出手段)をそなえており、この車体速演算装置(車体速検出手段)では、推定車体速vbを、基本的には、左右前輪及び左右後輪の4輪のうちの3番目に速い車輪速v3に基づいて算出する。
【0075】
本自動車は4輪駆動車のため各車輪とも駆動輪となり、このような駆動輪は、駆動力を路面に伝達する際に路面との間で滑りを生じるので、駆動輪に基づいて車体速を求めると例え僅かであっても実際の車体速よりも速い値となるため、4つの駆動輪のうちで最も遅い車輪速が実際の車体速に最も対応する。しかし、車輪速の検出値がノイズ等により適正な値とならない場合も考えられるので、検出値の信頼性を考慮して、4つの駆動輪のうちで2番目に遅い車輪速(即ち、3番目に速い車輪速)v3を採用して、推定車体速vbを求めているのである。
【0076】
なお、直進時には、車輪速と車体速とが一定の比率で対応するので、例えば車輪の回転速度に車輪外周長を乗算して得られる車体速(単純算出車体速)vbdを車体速vbとできる。したがって、本装置は、第3車輪速(即ち、3番目に速い車輪速)v3から推定車体速vbを算出する機能(直進車体速推定手段)有している。
【0077】
しかし、旋回時には、旋回内輪と旋回外輪とで車輪速が変化し、このような内輪と外輪との車輪速変化は旋回半径や車速によっても異なるものになる。このため、旋回時には、旋回半径等に応じた補正が必要になる。
すなわち、旋回時には、3番目に速い車輪速は後輪の内輪となり、この内輪側が単純算出車体速vbdとなるものと考えられるので、車体中心の車体速vbは、幾何学的関係から求められる。
【0078】
そこで、上記の直進車体速推定手段で推定(算出)されたと車体速(単純算出車体速)としての第3車輪速vbd(=v3)と、ハンドル角センサ(ハンドル切れ角検出手段)48Bで検出された、ハンドル角(ハンドル切れ角)θhと車両の車体固有の定数、即ち、車両のホイールベース,トレッド幅,スタビリティファクタ,ハンドルギヤ比等とから、車両の旋回時における車幅方向中心の車体速を算出し推定する。なお、この旋回時における車幅方向中心の車体速を算出する機能を、旋回車体速算出手段という。
【0079】
つまり、内輪側の旋回半径RRiは内輪側の車体速vbdに基づいて、次式(2.1.3.1)により算出できる。
【0080】
Figure 0003572920
また、車体速vbdと車体速vbとの比は、内輪側の旋回半径RRiと車体中心の旋回半径RRとの比に等しく、旋回半径RRは旋回半径RRiを用いて次式(2.1.4.1)のように示すことができるので、車体速vbは、車両の右旋回時,直進時,左旋回時に分けて、次式(2.1.4.2)〜(2.1.4.4)のように、車体速vbdとハンドル角θhとから求めることができる。
【0081】
RR=RRi+Lt/2 ・・・(2.1.4.1)
右旋回時
vb=(RRi+Lt/2)/RRi*vbd ・・・(2.1.4.2)
直進時
vb=vbd ・・・(2.1.4.3)
左旋回時
vb=(RRi−Lt/2)/RRi*vbd ・・・(2.1.4.4)
なお、車体中心の旋回半径RRはこのような車体速vbに基づき次式(2.1.4.5)のように示すことができる。
【0082】
Figure 0003572920
さらに、第3車輪速v3(=vbd)にかかる車輪が大きくスリップした場合には、第3車輪速v3は実際の車体速から大きく外れることになる。このような場合は、この第3車輪速v3にかかる車輪の車輪加速度が、車両の実際の前後加速度(前後G)との間に大きな差異が生じてくるので、この車輪加速度の実加速度との比較により、車輪が大きくスリップし、第3車輪速v3(=vbd)を車体速と採用できないことを判定することができる。
【0083】
そこで、本車体速演算装置では、車体に設けられた前後加速度センサ48Cによる前後Gと、第3車輪速の車輪の車輪加速度d(v3)/dtとによって、車輪が大きくスリップしているか否かを判定して、こうしたスリップの判定時には、前後加速度センサ48Cによる前後Gを用いて車体速を推定して、これを車輪速に基づいた車体速に代えて、この前後Gに基づく車体速を採用するようにしている。
【0084】
タイヤにスリップが発生すると車輪速v3が急増し、第3車輪速の車輪の車輪加速度d(v3)/dtと前後加速度センサ48Cによる前後Gとの差が所定量以上に大きくなるとタイヤがスリップしている非線形域と考えられる。このときには、前後G推定車体速度vbsを算出して、車輪速v3に基づいた推定車体速(車輪速対応車体速)vbd(=v3)に代えてこの前後G推定車体速度vbsを採用する。
【0085】
この車体速度は、後にも説明する(項目、2.2.2参照)が、次式のように算出される。
vbs==gxSL・t+vbSL
但し、vbSL:タイヤのスリップ発生時における車体速vbSL
gxSL:タイヤのスリップ発生時に検出された前後G
また、このスリップ発生の直後には、車輪速v3の増加により、この車輪速v3と前後G推定車体速度vbsとの差、即ち、後述するタイヤの縦滑り係数dvvbsが増大するが、スリップが収束していくと車輪速v3が減少して前後G推定車体速度vbsに接近してくるので、タイヤの縦滑り係数dvvbsが減少する。
【0086】
したがって、タイヤの縦滑り係数dvvbsに基づいて、タイヤのスリップ状態、即ち、タイヤがスリップしていない線形域か、或いは、タイヤがスリップしている非線形域かを推定することができる。
ここでは、縦滑り係数dvvbsが一定以下に収束したら、タイヤがスリップしていない線形域に戻ったので、前後G推定車体速度vbsの採用から、車輪速v3に基づいた推定車体速(車輪速対応車体速)vbd(=v3)に復帰させるようにしている。
【0087】
2.1.5前後加速度(gx)
まず、次式(2.1.5.1)のようにして、所定の周期で算出される単純算出車体速vbdの変化から算出し、こうして求められた前後加速度gxdは変動が激しいため、ローパスフィルタで処理して〔(2.1.5.2)参照〕、前後加速度gxを得る。
【0088】
gxd=vbd−ovbd ・・・(2.1.5.1)
ただし、ovbd:1周期又は所定周期前の単純算出車体速vbd
gx=LPF〔gxd〕 ・・・(2.1.5.2)
2.1.6基準横加速度(gy)
基準横加速度(gy)は、旋回時の車両に働く遠心力と考えると、半径RRiと推定車体速vbとから算出でき、半径RRiは上述のようにハンドル角θhから求められるので、基準横加速度(gy)は、次式(2.1.6.1)のようにして、ハンドル角θh,推定車体速vbから計算で求める。この基準横加速度(gy)を計算横Gともいう。
【0089】
Figure 0003572920
2.1.7後輪基準回転速度差(dvhf)
後輪基準回転速度差dvhfは、旋回時に旋回半径RRに応じて、図6に示すような関係から幾何学的に算出できる後輪の回転速度差であり、式(2.1.4.5)の関係を利用して、まず、次式(2.1.7.1)のような推定車体速度vb,ハンドル角度θhの関数により回転速度差dvhrを求める。前述した後左車輪速度vrl,後右車輪速度vrrはローパスフィルタ処理が施されており、これらと位相を合わせるために、回転速度差dvhrをローパスフィルタで処理して〔(2.1.7.2)参照〕、後輪基準回転速度差dvrfを得る。なお、このような後輪基準回転速度差dvrfを算出する機能を、目標値算出手段という。
【0090】
Figure 0003572920
2.1.8前輪基準回転速度差(dvhff )
前輪基準回転速度差dvrff は、旋回時に旋回半径RR,舵角δに応じて、図6に示すような関係から幾何学的に算出できる前輪の回転速度差であり、式(2.1.4.5)の関係を利用して、まず、次式(2.1.8.1)のように、推定車体速度vb,ハンドル角度θhの関数から、回転速度差dvhを求めて、これを、ローパスフィルタで処理して〔(2.1.8.2)参照〕、前輪基準回転速度差dvrffを得る。
【0091】
Figure 0003572920
2.1.9前輪左右の速度差(dvfd)
前左車輪速度vfl及び前右車輪速度vfrとの差を演算して、旋回時等に発生する後輪左右の実速度差dvfd(=vfl−vfr)を得る。
【0092】
2.1.10トルク移動量(taf:一時遅れ値)
トルク移動は、その指令値が出力されてから実際の車両挙動として現れるまでに時間遅れが生じることから、トルク移動の指令値taにローパスフィルタをかけて位相を合わせ〔(2.1.10.1)参照〕、トルク移動量tafを得る。
taf=LPF〔ta〕 ・・・(2.1.10.1)
2.2ドリフト判定ロジック
本制御では、車両がドリフトしようとしているか否かを判定して、この判定結果を左右輪のトルク移動制御を通じた車両の運動制御に用いる。このため、本制御では、図7に示すような各処理によってドリフト判定を行なっている。なお、車両がドリフト状態であるか非ドリフト状態であるかの判定を行なう機能については、ドリフト判定手段(旋回状態判定手段)という。
【0093】
つまり、本ドリフト判定手段では、タイヤが横滑りや縦滑りを生じた場合にドリフトが発生すると判定する。タイヤの横滑りは、計算横Gと実横Gとの関係が非線形になった場合に判定でき、タイヤの縦滑りは、推定車体速度vbと後述する前後G推定車体速度vbsとの関係が非線形になった場合に判定できる。通常は、車両のドリフト時には、横滑りや縦滑りを伴うので、本制御では両者を考慮して、ドリフト判定を行なうようになっている。
【0094】
2.2.1タイヤの横滑り係数(dgy)
本制御では、前述のように、ハンドル角θhと推定車体速vbとから計算横G、即ち、基準横加速度gyを計算するが、この一方で、横Gセンサにより、実際の横加速度(実横G)rgyを検出する。車両が横滑りすることなく走行している場合には、計算横Gと実横Gとの関係が線形になる。そこで、ドリフト判定を行なうために、計算横Gと実横Gとを比較する。
【0095】
しかし、計算横G(gy)は、ハンドル角θh等の入力情報から横Gを算出しており、ハンドルに応じて車両に横Gが生じるまでには、位相遅れが生じるので、本制御では、計算横Gをローパスフィルタでフィルタ処理して、位相合わせを行なう〔(2.2.1.1)参照〕。
gyf=LPF〔gy〕 ・・・(2.2.1.1)
また、タイヤの影響やギヤ比等の違いにより、線形領域でも計算横G(gy)と実横G(rgy)との間に、誤差が生じるので、次式(2.2.1.2)のように係数kにより実横G(rgy)を補正して係数合わせを行なう。
【0096】
rgyh=k*rgy ・・・(2.2.1.2)
これにより、位相を合わせた計算横G(gyf)と係数を合わせた実横G(rgyh)とを比較することができるが、ここでは、次式(2.2.1.3)で算出される計算横G(gyf)と実横G(rgyh)とを無次元化した値(タイヤの横滑り係数)dgyに基づいて、計算横Gと実横Gとの間に生じる非線形、即ち、タイヤの横方向に生じる非線形を判定する。
【0097】
図8は実横G(rgy)と計算横Gとの対応例を示す図であり、タイヤの横滑り等がなければ、直線Aのように、実横G(rgy)と計算横Gとが線形の関係になるが、実際には、タイヤのグリップ限界を過ぎると横滑り等を生じて、実横Gは計算横Gのようには増加しない。高μ路では曲線Bのように横Gの高い領域まで線形が保たれるが、低μ路では曲線Cのように横Gの低い領域で線形を保てなくなってしまう。
【0098】
タイヤの横滑り係数dgyは、次式(2.2.1.3)のように定義する。
dgy=|(gyf−rgyh)/rgyh| ・・・(2.2.1.3)
ただし、このようなタイヤの横滑り係数dgyの計算には、次式(2.2.1.4)のような計算開始条件、及び、次式(2.2.1.5)のようなクリヤ条件が設けられている。これは、実横G(rgyh)の大きさや、計算横Gと実横Gとの差(gyf−rgyh)の大きさが、一定以上大きくならないと車両にドリフトが生じるおそれがないので、このような場合には、横滑り係数dgyの計算を行なわないようにして、計算頻度を低減しているのである。
【0099】
|rgyh|<a〔m/s〕and |gyf−rgyh|<b〔m/s
ただし、a,bは定数
のとき、
dgy=0 ・・・・・・・・・・・・(2.2.1.4)
一般に、実横Gと計算横Gとの線形領域を過ぎると、実横Gは計算横Gのようには増加しないので、上式(2.2.1.3)は、次のように変形できる。
【0100】
gyf=(1+dgy)rgyh ・・・(2.2.1.3.a)
線形領域を脱した際には、dgyは0から次第に増加していき、上式(2.2.1.3.a)の関係は、例えば図8中の直線Dのように示すことができる。
そこで、理論上は、横滑り係数dgyが0以外になったら線形がくずれたとも判定できるが、実際には、実横Gや計算横Gについて位相合わせや係数合わせを行なっても、常に完全にマッチングさせることは困難なので、実際に線形領域にあっても、横滑り係数dgyが生じる(0以外になる)ことが多い。このため、本制御では、図9に示すように、横滑り係数dgyが第1所定値(dgy1)以下ならば線形領域、横滑り係数dgyが第2所定値(dgy2)以上ならば完全非線形領域として、横滑り係数dgyが第1所定値と第2所定値との間にあると、第2所定値に近づくにしたがって、非線形度合が高まっているものとする。
【0101】
2.2.2タイヤの縦滑り係数(dvvbs)
本制御では、前述のように、4輪のうちの3番目に速い車輪速v3に基づいて推定車体速vbを算出するが、タイヤが大きくスリップしたらこのような車輪速v3に基づく車体速vbは実車速よりも大きいものになってしまう。そこで、タイヤのスリップ発生を推定したら、車輪速ではなくこの時の車速と前後Gとに基づいて、前後G推定車体速度vbsを算出する。
【0102】
この前後G推定車体速度vbsは、前後Gセンサで検出した車体の前後Gに基づいてタイヤのスリップ発生時における車体速vbSLと前後G(gx)SLの検出値とから次式(2.2.2.1)により算出する。なお、tはスリップ発生後の経過時間であり、車輪速(例えば、3番目に速い車輪速v3)が急増した場合にスリップが発生したと推定することができる。
【0103】
vbs==gxSL・t+vbSL ・・・(2.2.2.1)
タイヤの縦滑り係数dvvbsは、上述のように算出される前後G推定車体速度vbsと、これと同時に検出される3番目に速い車輪速v3とに基づいて次式(2.2.2.2)により算出するが、この算出値dvvbsdに関するノイズ影響等を考慮して、これを更にローパスフィルタでフィルタリングして〔(2.2.2.3)参照〕、タイヤの縦滑り係数dvvbsを求める。
【0104】
dvvbsd=v3−vbs ・・・(2.2.2.2)
dvvbs=LPF〔dvvbsd〕 ・・・(2.2.2.3)
前後G推定車体速度vbsについては、例えば実際の車体速度VRがほぼ一定で走行中に極低μ路に進入してタイヤにスリップが発生しその後このスリップが収束していく場合には、タイヤにスリップが発生すると車輪速v3が急増して、前後G推定車体速度vbsが算出されるようになる。
【0105】
このスリップ発生の直後には、車輪速v3が増加するため、この車輪速v3と前後G推定車体速度vbsとの差、即ち、タイヤの縦滑り係数dvvbsが増大する。そして、スリップが収束していくと車輪速v3が減少して前後G推定車体速度vbsに接近してくるので、タイヤの縦滑り係数dvvbsが減少する。
したがって、タイヤの縦滑り係数dvvbsに基づいて、タイヤのスリップ状態、即ち、タイヤがスリップしていない線形域か、或いは、タイヤがスリップしている非線形域かを推定することができる。
【0106】
そこで、理論上は、縦滑り係数dvvbsが0以外になったら非線形になったとも判定できるが、実際には、スリップ発生の推定や前後G推定車体速度vbsの推定にも誤差が生じるので、本制御では、図10に示すように、縦滑り係数dvvbsが第1所定値(dvvbs1)以下ならば線形領域、縦滑り係数dvvbsが第2所定値(dvvbs2)以上ならば完全非線形領域として、縦滑り係数dvvbsが第1所定値と第2所定値との間にあると、第2所定値に近づくにしたがって、非線形度合が高まっているものとする。
【0107】
2.2.3ドリフト判定係数(srp)
本装置では、上述のような横滑り係数dgyと縦滑り係数dvvbsとを共に考慮してドリフト判定を行なう。そこで、次式(2.2.3.1)により、横滑り係数dgyと縦滑り係数dvvbsとを合成した値(これを、ドリフト判定係数という)srp(=srpd)を算出して、ドリフト判定に用いる。
【0108】
srp=(a・dgy)+(b・dvvbs) ・・・(2.2.3.1)
ただし、a,bは円にするための係数調整
このドリフト判定係数srpは、図11に示すようなドリフト判定円(摩擦円)によって評価することができる。図11は、横滑り係数dgyを係数調整した値(a・dgy),縦滑り係数dvvbsを係数調整した値(b・dvvbs)をそれぞれ横軸,縦軸として直行座標を示し、ドリフト判定係数srpは、この座標における原点からの距離の二乗に相当する。
【0109】
ドリフト判定円は、このような座標の原点を中心とした円であって、第1の半径r,第2の半径r(r<r)の各円からなる。そして、半径rの円内を線形領域(タイヤがスリップしていない領域)、半径rの円外を非線形領域(タイヤがスリップしている)、そして、非線形領域のうちの半径rの円外をドリフト領域と設定している。
【0110】
つまり、ドリフト判定係数srpの平方根(srp1/2)が半径r内(即ち、srp1/2≦r)であれば線形領域、srp1/2が半径rよりも大(即ち、srp1/2>r)であれば非線形領域、さらに、srp1/2が半径rよりも大(即ち、srp1/2>r)であればドリフト領域にあるとしている。なお、非線形領域のうち、r<srp1/2≦rの領域は、完全なドリフトではないが、ドリフト判定係数srpに相応した度合のドリフト傾向にあるものとする。
【0111】
例えば図12は、ドリフト判定係数srpに対するドリフト判定の対応を示すもので、srpが半径r 以下(即ち、srp≦r )であれば線形領域、srpが半径r よりも大(即ち、srp>r )であればドリフト領域、srpがr <srp≦r の領域は、完全なドリフトではないが、ドリフト判定係数srpに相応したドリフト度合であるとしている。
【0112】
(ドリフト対応制御開始条件)
ドリフト判定係数srpが所定値以上で、且つ、カウンタステアが切られてこのカウンタステアのハンドル角速度が所定速度以上に速ければ、ドリフト走行と判定する(ドリフト判定手段又は旋回状態判定手段)。なお、カウンタステアが切られたと判定するのは操舵角が中立位置を越えた場合、即ち、計算横Gの方向と実横Gの方向とが逆の場合とする。即ち、次の3つの式の条件がいずれも同時に成立した場合に、ドリフト走行と判定してドリフト対応制御(滑り対応制御)を開始する。なお、このようなドリフト対応制御(滑り対応制御)の開始を判定する機能を開始判定手段という。
・ドリフト判定係数srpが所定値以上であること
srp>srp0 ・・・(2.2.6.1)
・計算横G(gy)の方向と実横G(rgyh)の方向とが逆であること
gy・rgyh<0 ・・・(2.2.6.2)
・ハンドル角速度Δθhが所定速度Δθ以上であること
Δθh≧Δθ(deg/s) ・・・(2.2.6.3)
また、上記3つの式の条件が同時に成立しない場合であっても、ドリフト判定係数srpが所定値以上のときにドリフト走行と判定してもよい。なお、ハンドル角速度Δθh,Δθはそれぞれdθh,dθとも表記する。
【0113】
(ドリフト対応制御終了条件)
操舵角が再び中立位置に戻ったときに、即ち、計算横Gの方向と実横Gの方向とが等しくなったとき、ドリフト走行終了と判定して、ドリフト対応制御を中止する。なお、このようなドリフト対応制御(滑り対応制御)の終了を判定する機能を終了判定手段という。
・計算横G(gy)の方向と実横G(rgyh)の方向とが同方向であること
gy・rgyh>0 ・・・(2.2.6.4)
また、上述の条件式によりドリフト走行でない判定されると、ドリフト判定係数srpは零に設定される(srp=0)。
【0114】
2.2.6旋回横G(ドリフト対応,ggy)
ところで、本制御では、旋回時に車両に加わる横加速度(旋回横G)に基づいたトルク移動制御があり、例えばタックイン対応制御や加速旋回制御がこれに相当する。この旋回横Gは前述の計算横Gや実横Gが対応するが、タイヤが路面をしっかりとグリップして走行している時(グリップ走行時)には計算横Gと実横Gとの差がないので、計算横Gも実横Gとともに車両の挙動に対応するものになり、旋回横Gとして実横Gよりも処理速度の速い計算横Gを用いることができる。しかし、ドリフト走行時には計算横Gと実横Gとの間に大きな差が生じるので、計算横Gは用いることができず、この場合には、旋回横Gとして車両の挙動に対応した実横Gを用いる必要がある。
【0115】
そこで、本装置では、通常は計算横Gを使用して、この計算横Gでは実情に対応できない場合に実横Gを用いるようにしている。このため、ドリフト対応制御開始条件でドリフト走行と判定されると、旋回横Gとして計算横Gの採用から実横Gの採用へと切り替わり、ドリフト対応制御終了条件でドリフト走行終了と判定されると、実横Gの採用から計算横Gの採用へと復帰するように設定されている。
【0116】
なお、横Gの選択は、横G選択係数doriにより表し、計算横G選択時にはdori=0とし、実横G選択時にはdori=dori1(定数)とする。ドリフト対応の旋回横G:ggyは、横G選択係数doriにより、次式のように示すことができる。
Figure 0003572920
さらに、このようなドリフト対応にかかる旋回横Gの選択例を図13を参照して説明する。図13中、実線は計算横G(gy)を、破線は実横G(rgyh)を示し、図示するように、車両の旋回時には車両に横Gが発生し、グリップ走行時には計算横Gと実横Gとの差がないが、ドリフト状態になると実横Gは大きな変化がないのに計算横Gは急変する。このように計算横Gが急変するのは、ドリフト状態になるとドライバがハンドル操作を加えるためであり、ハンドル操作が加えられると、式(2.1.6.1)のようにハンドル角θhに基づいて算出される計算横Gが大きく変化するのである。特に、ドリフト時に、カウンタステアが切られると計算横Gは、実横Gと逆方向へ変化する。この計算横Gが実横Gと逆方向へ変化して、計算横Gが実横Gと同方向になるまでの間だけ、即ち、図13中に「ドリフト制御中」と示す期間だけ、計算横Gに代えて実横G入力を採用する。
【0117】
2.3車両運動制御ロジック
前述のように、本トルク移動制御装置では、制御モードとして、目標回転数差追従制御(目標ΔN追従制御)と、加速旋回制御と、タックイン対応制御と、操舵過渡応答制御とが設けられているが、ここで、これらの各制御について詳細に説明する。
【0118】
2.3.1目標ΔN追従制御
目標ΔN追従制御は、ヨーレートフィードバック制御としての作用(ヨーレートFBC作用)とLSDとしての作用(LSD作用)との両方を狙った制御であり、式(2.1.7.2)により前述のようにして得られる後輪基準回転速度差(理論値,dvhf)と後輪の左右輪の速度差(実速度差:dvrd)との差をなくすように制御を行なう。このため、図14,図15の破線のブロックB31内に示すようにして、μに対応した複数の制御量(高μ路用制御量tbh,低μ路用制御量tbl)が設定される。
【0119】
これらの制御量は、例えば特開平7−108840号公報に開示されている方法により求められるが、高μ路用の制御量と低μ路用の制御量とは左右輪の回転速度差に対するゲイン特性が異なって設定される。
また、ドリフト判定係数srpなどによりドリフト走行が判定されると、理論値dvhfが零となるようにドリフト判定係数srp1により調整し、左右輪の回転速度差をなくすように制御を行なう。
【0120】
また、高μ路用制御量及び低μ路用制御量をドリフト判定係数srp2,srp3によりゲイン調整を行ないドリフト走行に適した制御量を算出する。
【0121】
2.3.2加速旋回制御
加速旋回制御は、前述のように急旋回時のアンダステア傾向の増加を抑制する制御であり、この制御が必要となるのは、車両のスタビリティが非線形となる場合である。
つまり、図16に示すように、球心加速度(即ち、旋回Gに相当する)と操舵比との関係が線形領域を外れた場合(破線部参照)には、車両の旋回半径が拡大してしまう。これは、急旋回時には車両の操舵特性がアンダステア側に強まるためである。
【0122】
前述したように、急旋回時には、目標ΔN追従制御において、旋回外輪側へトルクを移動させて旋回方向のモーメントを発生させて前輪のコーナリングフォースを増大させているが、目標ΔN追従制御はフィードバック制御のため若干の反応遅れが生じる。
そこで、このような急旋回時には、旋回外輪側へトルクを移動させる加速旋回制御を行なって、旋回方向へ向けてヨーモーメントを発生又は増加させ、前後加速度の大きい領域での前輪のコーナリングフォースを増大させてアンダステア化を抑制するようにしているのである。
【0123】
(1)加速旋回制御量(teh,tel)
本制御では、図14,図15のブロックB32内に示すように、旋回横G(ggy)が所定値以上のとき、加速旋回時制御の基本制御量tehd,teldを設定する。
また、この制御量はタックイン対応制御中でないことを条件に出力される。なお、図17は高μ路用マップ(高路面摩擦抵抗用マップ)、図18は低μ路用マップ(低路面摩擦抵抗用マップ)であり、これらのマップにそれぞれ基づいて旋回横G(ggy)に対応する基本制御量(制御量)、即ち、高μ路用基本制御量(高路面摩擦抵抗対応制御量)tehd,低μ路用基本制御量(低路面摩擦抵抗対応制御量)teldを設定する。
【0124】
図17,図18に示すように、横G(ggy)の小さい領域においては同様な旋回横G(ggy)に対して低路面摩擦抵抗用マップの方が高路面摩擦抵抗用マップよりも大きい制御量を、横G(ggy)の大きい領域においては同様な旋回横G(ggy)に対して高路面摩擦抵抗用マップの方が低路面摩擦抵抗用マップよりも大きい制御量を与える。
また、図17,図18に示すように、各マップには、旋回横G(ggy)の小さい領域で制御量を0とする不感帯領域が設けられ、制御の安定化が図られている。なお、図17中の鎖線は低路面摩擦抵抗用マップ(図18参照)の特性を示し、図18中の鎖線は高路面摩擦抵抗用マップ(図17参照)の特性を示す。
【0125】
なお、本実施形態においては、旋回横G(ggy)が所定値以上のときに急旋回と判定しているが、旋回横G(ggy)が微小でも検出されると旋回外輪の回転推進力を増大せしめるように制御量を算出してもよい。
そして、ドリフト走行と判定されると旋回横Gとして実横Gを採用して制御量を算出する。
【0126】
また、ドリフト走行と判定されると加速旋回制御量teh,telをドリフト補正係数srp5によりゲイン調整してドリフト走行に適した制御量を算出する。例えばドリフト走行時には、加速旋回制御量teh,telを零に設定するように構成してもよい。
【0127】
2.3.3タックイン対応制御
前述のように、減速旋回時には加速旋回とは逆に前輪のコーナリングフォースの増大に伴って車両の操舵特性がオーバステア傾向に強まり、車両がタックインを生じやすくなる。
前述したように、減速旋回時には、目標ΔN追従制御において、旋回内輪側へトルク移動させて旋回抑制方向のヨーモーメントを発生させて、これにより、オーバステア化を抑制しているが、目標ΔN追従制御は、フィードバック制御のため、若干の反応遅れが生じる。
【0128】
そこで、減速旋回時には、旋回内輪側へトルクを移動させることで、旋回抑制方向へのヨーモーメントを発生又は増加させるタックイン対応制御を行ない、前輪のコーナリングフォースを減少させてオーバステア化を抑制する。これにより、車両の旋回挙動を制御して、車両のタックインやタックインによるスピン等を回避する。
【0129】
これらの制御量については、例えば特開平7−108840号公報に開示されている方法により、高μ路用の制御量tdhと低μ路用の制御量tdlとが求められる。
また、加速旋回制御と同様に、ドリフト走行と判定されると旋回横Gとして実横Gを採用して制御量を算出する。
【0130】
また、ドリフト走行と判定されるとタックイン対応制御量tdh,tdlをドリフト補正係数srp5によりゲイン調整してドリフト走行に適した制御量を算出する。例えばドリフト走行時には、タックイン対応制御量tdh,tdlを零に設定するように構成してもよい。
また、タックイン対応制御において、加速旋回制御と同様に、旋回横G(ggy)の小さな領域においては、低路面摩擦抵抗用マップ(低μ路用マップ)の方が高路面摩擦抵抗用マップ(高μ路用マップ)よりも大きい制御量を与えるようにしてもよい。あるいは、旋回横G(ggy)の小さな領域に不感帯を設け、高路面摩擦抵抗用マップ(高μ路用マップ)の方が低路面摩擦抵抗用マップ(低μ路用マップ)よりも大きい制御量を与えるようにしてもよい。
【0131】
2.3.4操舵過渡応答制御
操舵過渡応答制御は、操舵過渡時に行なう制御であり、図14,図15のブロックB33内に示すように操舵角の変化、即ち、操舵角速度に比例するように制御を行なう。つまり、ECU42内には、操舵過渡応答制御量(過渡的制御量)を設定する機能、即ち、手段操舵過渡応答制御量設定手段(過渡的制御量算出手段)を有しており、操舵過渡応答制御量(操舵角速度比例制御量)tcを設定しうるようになっている。このため、まず、操舵角速度dθhに応じた基本制御量tchd,tcldを設定し、これに、車速に応じた補正、ハンドルの切り込みや切り戻しに応じた補正、及びドリフト補正係数4(srp4)によりドリフト補正を施し、こうして得られた制御量tch,tclにより制御を行なう。
【0132】
これらの制御量については、例えば特開平7−108840号公報に開示されている方法により、高μ路用の制御量tchと低μ路用の制御量tclとが求められる。
また、ドリフト走行と判定されるとタックイン対応制御量tch,tclをドリフト補正係数srp4によりゲイン調整してドリフト走行に適した制御量を算出する。例えばドリフト走行時には、タックイン対応制御量tch,tclを零に設定するように構成してもよい。
【0133】
2.4路面μ推定(本車両用路面摩擦係数推定装置の説明)
トルク移動制御において、走行する道路が滑りやすいか否か、即ち、路面摩擦抵抗の状態によっても、制御効果が異なってくるので、本装置(車両用左右輪間動力伝達制御装置)には、車両用路面摩擦係数推定装置がそなえられ、この車両用路面摩擦係数推定装置で、路面摩擦抵抗をあらわす路面摩擦係数(以下路面μともいう)μを推定するように構成されている。
【0134】
本車両用路面摩擦係数推定装置では、路面μの推定を、▲1▼定常旋回時のμ推定,▲2▼発進時のμ推定,▲3▼非線形時のμ推定の3段階について行なう。つまり、これらの▲1▼定常旋回時,▲2▼発進時,▲3▼非線形時の各段階は、旋回横Gと車速とに関して図19に示すような領域に存在する。なお、▲2▼の発進時のμ推定は、路面μに関する初期値を設定するものである。また、▲3▼の非線形時とは、車両がハンドル操舵に対して非線形となる場合である。ここでは、これらの各場合において、路面μ判定係数(路面摩擦係数、即ち、路面μの度合を表す係数)γを求め、この路面μ判定係数γ値より各制御量の出力ゲイン値(出力値)を決定する。なお、本車両用路面摩擦係数推定装置については、路面μ推定装置,路面μ判定装置、又は、路面摩擦係数検出手段,路面μ検出手段ともいう。
【0135】
2.4.1定常旋回時の路面μ推定
車両運動制御におけるトルク移動量は、路面μ(路面摩擦係数)の高低によってその最適値が異なる。そこで、本車両用路面摩擦係数推定装置では、定常走行時(特に、定常旋回時)において、路面の凹凸状態を示す第1のパラメータと、路面の滑り易さを示す第2のパラメータとを検出して、これらの第1及び第2のパラメータの値から路面状態を一元的に表す第3のパラメータを求めて、この第3のパラメータの状態に対応した指標から、路面摩擦係数を推定している。
【0136】
本路面摩擦係数推定装置では、路面の凹凸状態を示す第1のパラメータとして、車両に加わる実際の横加速度(実横G)を用いている。つまり、車両に加わる実横加速度(実横G)に対して、車両の旋回に起因して生じる横加速度成分を除去して(これを旋回補正という)、さらに、ハイパス処理で、路面凹凸に起因しない車両の横加速度成分を除去し、次いで、抗して旋回補正処理及びハイパス処理された横加速度の絶対値をとって、これを、さらに、ローパス処理して、路面凹凸に起因した実横加速度成分の振幅を取り出し、この振幅βppを第1のパラメータ(悪路判定指数)としている。
【0137】
また、本路面摩擦係数推定装置では、路面の滑り易さを示す第2のパラメータとして、駆動力(トルク)に対するスリップ率Sの増加の割合を用いている。つまり、車輪(タイヤ)のグリップ領域において、駆動力に対するスリップ率Sの増加の割合である路面μ判定値α〔ただし、ここでは、後述するように路面μ判定値αの平均値αhを用いる〕を第2のパラメータとしている。
【0138】
また、これらの第1のパラメータとしての悪路判定指数(実横加速度補正後振幅)βpp及び第2のパラメータとしての路面μ判定値αの平均値αhとから、ファジィ推論により路面状況を推測し、その頻度をカウンタ(学習機能)により求め路面μを決定するようになっている。
このような処理を行なうために、本車両用路面摩擦係数推定装置は、図20に示すような機能構成になっている。
【0139】
図20において、200はパラメータ算出手段であり、このパラメータ算出手段200は、車両の定常走行中における走行状態から路面の凹凸状態を示す悪路判定指数(第1のパラメータ)βppを算出する第1パラメータ算出手段(路面凹凸パラメータ演算部)210と、車両の定常走行中における走行状態から路面の滑り易さを示す路面μ判定値αの平均値αh(第2のパラメータ)を算出する第2パラメータ算出手段(滑り易さパラメータ演算部)220とからなっている。
【0140】
また、202は路面指標算出手段であり、この路面指標算出手段202では、第1及び第2のパラメータの値βpp,αhから、ファジィ推論により、路面状態を一元的に表す第3のパラメータとして、高μ路度合(高μ路),中μ路度合(中μ路),低μ路度合(低μ路)を判定して、これらの高μ路,中μ路,低μ路の各状態に対応した指標(ここでは、ファジィ推論を用いるので、この指標を適合度という)を算出する。
【0141】
204は路面摩擦係数算出手段であり、この路面摩擦係数算出手段204では、路面指標算出手段202により算出された指標を継続して累積的に求めて累積評価することで路面摩擦係数(路面μ判定係数γ)を算出する。
以下、これらのパラメータ算出手段200,路面指標算出手段202,路面摩擦係数算出手段204に関して詳述する。
・第1パラメータ(悪路判定指数)βppの算出
パラメータ算出手段200のうちの第1パラメータ算出手段(路面凹凸パラメータ演算部)210は、図20に示すように、横加速度センサで検出された実横Gを旋回補正する旋回補正部211と、この旋回補正手段211のための補正ゲインkrを算出する旋回補正ゲイン算出部212と、ハイパス処理部213と、絶対値化処理部214と、ローパス処理部215とから構成される。
【0142】
旋回補正ゲイン算出部212では、前述の計算横G(=gy)に応じて例えば図21に示すようなマップから補正ゲインkrを算出する。つまり、計算横Gの値が第1設定値gy1よりも小さければ車両は直進状態であるとして、補正ゲインkrは1とする(即ち、計算横Gの値が第1設定値gy1以下の領域を不感帯としている)が、計算横Gの値が第1設定値gy1よりも大きくなると、計算横Gの値の増加に応じて補正ゲインkrは減少され、計算横Gの値が第2設定値gy2(>gy1)になったら、補正ゲインkrを最小値kr1に固定し、補正ゲインkrが0にならないようにしている。
【0143】
旋回補正部211では、このように旋回補正ゲイン算出部212で算出された補正ゲインkrにより実横Gの値rgyをゲイン調整することにより、実横Gの値rgyのうち、車両の旋回に起因する横G成分を除去するようになっている。ハイパス処理部213は、旋回補正部211から出力された実横Gの値krgyのうち所定周波数(例えば6Hz)以上の成分のみを通過させて所定周波数以下の成分をカットする、ハイパス処理を行なう。路面凹凸は車輪から車体に入力されるが、この路面凹凸に起因して生じる横Gは、タイヤやサスペンション特性から一定の周波数帯にある。この周波数帯は車両に応じて把握することができ、一般に、この周波数帯は、路面凹凸以外の原因による横G成分の周波数よりも高い。そこで、このような周波数帯を把握して所定周波数を設定し、所定周波数以上をハイパス処理することで、路面凹凸に起因して生じる横G成分のみを取り出すことができるのである。
【0144】
絶対値化処理部214は、ハイパス処理部213の出力値の絶対値を算出するものである。これは、路面凹凸に起因して生じる横G成分を評価するには、この横G成分の振幅の大きさを評価するのが最も簡便で確実であるため、ハイパス処理部213の出力値の絶対値をとって、横G成分を評価するためである。
ローパス処理部215は、絶対値化処理部214からの出力値をローパス処理することで横G成分の振幅の変動を抑制するものである。絶対値化処理部214からの出力値は振幅変動が大きいため、このまま振幅を評価すると安定した評価が行ないにくいので、ローパス処理により所定周波数(例えば0.5Hz)以下の成分のみを通過させ、横G成分の振幅の変動を抑制して(所謂、なまらせて)、第1パラメータ(実横加速度補正後振幅)βppとして出力することで、横G成分の評価を容易にできるようにしている。
・第2パラメータ(路面μ判定値)αの算出
パラメータ算出手段200のうちの第2パラメータ算出手段(滑り易さパラメータ演算部)220では、路面μ判定値αを算出するが、まず、路面μ判定値αの算出原理に関し図22〜図26を参照して説明する。
【0145】
まず、図22はスリップ率Sに対する駆動力の大きさの変化の一例を示す図であり、ここで、スリップ率Sとは、車輪速度vwと車体速度vbとの差(vw−vb)を車体速度vbで除算したもので、次式により求められる。また、駆動力とは、車輪が路面へ伝達する駆動力(トルク)である。
Figure 0003572920
図22中、曲線Hμは高μ路(摩擦係数の高い路面)の特性を示し、曲線Lμは低μ路(摩擦係数の低い路面)の特性を示す。図22に示すように、各路面とも、スリップ率の小さな領域では、車輪(タイヤ)が路面をグリップしている(グリップ領域)ので、駆動力がスリップ率に対してほぼ線型に増加するが、スリップ率が大きくなると、車輪(タイヤ)が路面をグリップしなくなるため(スリップ領域)、スリップ率が増加しても駆動力は寧ろ低下していく特性がある。
【0146】
そして、グリップ領域でのスリップ率に対する駆動力の増加割合、即ち、特性線Hμ,Lμの傾きα,αに着目すると、高μ路(Hμ)と低μ路(Lμ)とではこのグリップ領域で傾きα,αが異なる。つまり、高μ路になるほど、この傾きαが小さくなるので、この傾きαに基づいて路面μを推定することができる。このような傾きαは、駆動力がT1からT2へと増加した場合のスリップ率差(トルク移動によるスリップ率差)βsの増加量と駆動力増加量(トルク移動量)との比の値として次式のように表すことができる。なお、Tmはトルク移動量(Tm=T1−T2)とする。
【0147】
α=βs/Tm ・・・・・・(2.4.1.2)
路面μ判定値αは、前述のグリップ領域でのスリップ率差βsに対する駆動力の増加割合、即ち、傾きαに各種の補正を施した値に相当するが、この路面μ判定値αは、次式のように、トルク移動量(位相を合わせを行なったトルク移動量の一時遅れ値)tafによりスリップ率差βsを割ることで求めることができる。
【0148】
α=βs/taf ・・・・・・(2.4.1.3)
ところで、左右輪の回転速度は、一般に、▲1▼左右の荷重移動による速度差と、▲2▼旋回時の内外輪速度差とがあり、トルク移動制御装置をそなえた車輪にあっては、これに、▲3▼トルク移動による速度差が加わる。したがって、本実施形態のように、後輪のみトルク移動制御を行なう場合、図23に示すように、前輪の左右輪回転速度差は、▲1▼荷重移動によるものと▲2▼旋回によるものとが加算されたものであるのに対して、後輪の左右輪回転速度差は、▲1▼荷重移動によるものと▲2▼旋回によるものと▲3▼トルク移動によるものとが加算されたものである。
【0149】
したがって、次式のように、後輪の左右回転速度差から前輪の左右回転速度差を減算して、これを車体速度で割ることによって、トルク移動によるスリップ率差βsを算出することができる。
βs=(後輪左右の速度差−前輪左右の速度差)/車体速度・・・・・・(2.4.1.4)
ところが、このようにスリップ率差βsを算出する場合、左右の前輪は差動機構を介して差動を許容されながら回転することが前提であり、例えば前輪の左右輪間にLSDを装備すると前輪左右の差回転が拘束されてしまい、前輪左右の速度差は小さくなって、上式で算出されるトルク移動によるスリップ率差βsは実際のものよりも大きくなってしまう。したがって、前輪の左右輪間にLSD等の回転に影響を及ぼす機構を設けることを考えると、上式とは異なる手法でトルク移動によるスリップ率差βsを算出することが必要になる。
【0150】
そこで、本車両用路面摩擦係数推定装置の滑り易さパラメータ演算部220では、トルク移動制御装置をそなえた後輪では、左右輪の実際の回転速度差は、上述のように、▲1▼左右の荷重移動による速度差と、▲2▼旋回時の内外輪速度差と、▲3▼トルク移動による速度差とが加算されたものである点に着目して、左右輪の実際の回転速度差に基づくスリップ率差βから、▲1▼左右の荷重移動による速度差に基づくスリップ率差ΔSbと▲2▼旋回時の内外輪速度差に基づくスリップ率差ΔSaとを減算することで、▲3▼トルク移動によるスリップ率差βsを算出するようになっている。
【0151】
旋回時の内外輪速度差に基づくスリップ率差ΔSaは、図24に示すような旋回時の幾何学的特性から求めることができる。
つまり、旋回時の内外輪速度差として生じる後輪の回転速度差ΔVr(=旋回外輪の車輪速Voutと旋回内輪の車輪速Vinとの差)は、車両のトレッド幅をLt、旋回半径をRR、車速(車体速度)をvbとして、次式により求めることができる。
【0152】
ΔVr=Vout−Vin=vb・(Lt/RR)・・・・・・(2.4.1.5)
また、車両に生じる実際の横加速度(横加速度検出値)をgyとすると、次式が成立する。
RR=vb/gy
したがって、
ΔVr=Lt・gy/vb ・・・・・・(2.4.1.5a)
旋回時の内外輪速度差に基づくスリップ率差ΔSaは、次式により求めることができる。
【0153】
ΔSa=ΔVr/vb=Lt・gy/vb ・・・・・・(2.4.1.6)
また、左右の荷重移動は、通常旋回時に生じるので、旋回時の左右の荷重移動による速度差に基づくスリップ率差ΔSbは、図25に示すような荷重点の幾何学的特性から求めることができる。
つまり、旋回時の荷重移動量ΔWは、後輪(左右輪全体)に加わる荷重をWr、車両の重心とロール高さとの差をhs、車両のトレッド幅をLt、重力加速度をg、車両に生じる実際の横加速度(横加速度検出値)をgyとして、次式により求めることができる。
【0154】
ΔW=Wr・hs・gy/Lt・g ・・・・・・(2.4.1.7)
ここで、旋回時の内輪及び外輪に加わる荷重Fzin ,Fzoutは、後輪全体に加わる荷重Wrと荷重移動量ΔWとにより次式のように表すことができる。
旋回内輪:Fzin =(1/2)・(Wr−ΔW) ・・・・・・(2.4.1.8)
旋回外輪:Fzout=(1/2)・(Wr+ΔW) ・・・・・・(2.4.1.9)
また、後輪の駆動する力Fxは、次式のように、後輪全体に加わる荷重Wrと車両に生じる実際の前後加速度(前後加速度検出値)gxと走行抵抗Cとから求めることができる。
【0155】
Fx=Wr・gx/(2・g)+C ・・・・・・(2.4.1.10)
ここで、後輪に加わる荷重Fzと後輪の駆動する力Fxとスリップ率Sとの間には、図26に示すように比例関係があるから、
Fx/Fz=a・S ・・・・・・(2.4.1.11)
と仮定することができ、左右の荷重移動によるスリップ率差ΔSbは次式により求めることができる。
【0156】
Figure 0003572920
このようにして、旋回時の内外輪速度差に基づくスリップ率差ΔSaは、車体速度vbと実際の横加速度(実横G)とから、左右の荷重移動による速度差に基づくスリップ率差ΔSbは、実際の前後加速度(実前後G)と実際の横加速度(実横G)とから、それぞれ算出することができる。
【0157】
トルク移動によるスリップ率差βsは、次式のように、後輪回転速度差に基づくスリップ率差β(=dvrd/vb)を、これらの旋回時の内外輪速度差に基づくスリップ率差ΔSa,旋回時の荷重移動によるスリップ率差ΔSbにより補正するようにより求めることができる。
βs=dvrd/vb−(ΔSa+ΔSb) ・・・・・・(2.4.1.14)
したがって、路面μ判定値αは、トルク移動量(制御値)をtafとして、次式により求められる。
【0158】
Figure 0003572920
このような路面μ判定値αの算出を行なうために、第2パラメータ算出手段(滑り易さパラメータ演算部)220は、図20に示すように、後輪左右の実際の速度差(実速度差)を算出する後輪左右実速度差演算部221と、旋回時の内外輪速度差による後輪左右速度差を算出する内外輪速度差演算部222と、後輪左右の実速度差に基づくスリップ率差を補正するための内外輪差補正量(内外輪速度差による後輪左右速度差に基づくスリップ率差)を算出する内外輪差補正量算出部223と、後輪左右の実速度差に基づくスリップ率差を補正するための荷重移動補正量(旋回時の左右輪の荷重移動に基づくスリップ率差)を算出する荷重移動補正量算出部224と、駆動力差(トルク差)のスリップ率差演算部225と、路面μ判定値α算出部226と、平均値算出部227とをそなえている。
【0159】
後輪左右実速度差演算部221は、後輪の各車輪速センサから後左車輪速度vrl及び後右車輪速度vrrを入力され、これらの差、即ち、実速度差dvrd(=vrl−vrr)を算出する。
内外輪速度差演算部222は、旋回時の内外輪速度差として生じる後輪の回転速度差ΔVr(=旋回外輪の車輪速Voutと旋回内輪の車輪速Vinとの差)を上述(2.4.1.5a) により、車速(車体速度)vb,実横加速度(横加速度検出値)gyから算出する。
【0160】
内外輪差補正量算出部223は、旋回時の内外輪速度差による後輪左右速度差に基づくスリップ率差ΔSaを、旋回時の内外輪速度差として生じる後輪の回転速度差ΔVrと車速vbとから、上述(2.4.1.6) により算出して、これを、内外輪差補正量として出力する。
荷重移動補正量算出部224は、旋回時の左右の荷重移動に応じて生じる後輪の左右のスリップ率差ΔSbを、実前後加速度(実前後G)gx,実横加速度(実横G)gyから、上式(2.4.1.13)により算出して、これを、荷重移動補正量として出力する。
【0161】
駆動力差のスリップ率差演算部225は、後輪左右実速度差演算部221で算出された実速度差dvrd(=vrl−vrr)と、車体速度vbと、内外輪差補正量算出部223で算出された内外輪差補正量としてのスリップ率差ΔSaと、荷重移動補正量算出部224で算出された荷重移動補正量としてのスリップ率差ΔSbとから、上式(2.4.1.14)により、駆動力差のスリップ率差βsを算出して、これを出力する。
【0162】
路面μ判定値α算出部226は、駆動力差のスリップ率差演算部225により算出された駆動力差のスリップ率差βsと、前述のトルク移動量(一次遅れ値)tafとから、上式(2.4.1.15)により、路面μ判定値αを算出する。
平均値算出部227は、このように路面μ判定値α算出部226で算出された路面μ判定値αの平均値αhを算出する。つまり、路面μ判定値αは、所定の周期で算出されるが、この算出値をそのまま使用するとノイズ等の影響を受けるため、所定数の算出値を平均化したものを用いて判定の信頼性を高めるようにしている。
【0163】
ここでは、所定の周期T 秒毎にサンプリングされた最新のN個(ここでは、N=12)の路面μ判定値αの平均値を算出する〔(2.4.1.11)参照〕。
αh=〔α(n−11)+α(n−10)+・・・+α(n)〕/12・・・・・・・・・(2.4.1.16)
ただし、α(n):現周期で得られた路面μ判定値α
α(n−k):現周期よりもk周期前に得られた路面μ判定値α
なお、平均値算出部227では、直近の所定個数の路面μ判定値αの平均値を算出して出力する。もちろん、平均値αhは所定の算出周期毎に更新される。
【0164】
なお、図27は、緩加速円旋回時の高μ路〔図27(A)〕及び低μ路〔図27(B)〕における路面μ判定値αの実測データを示し、荷重移動によるスリップ率差ΔSbを求めるための定数A,Bは、A=2.0e−5,B=3.8e−2と設定している。
図示するように、路面μ判定値αの大きさは、低μ路〔図27(B)〕の方が高μ路〔図27(A)〕よりも明らかに大きいことがわかる。なお、図27(A),(B)の各縦軸は、路面凹凸パラメータ演算部210て算出された悪路判定指数(第1のパラメータ)βppである。
【0165】
ところで、230は路面μ判定条件チェック部であり、この路面μ判定条件チェック部230では、後述する路面μ判定判定条件が成立するか否かを判定する。この路面μ判定条件チェック部230では、各種の車両状態検出手段で検出された車両の走行状態、即ち、トルク移動量taf,路面μ判定値α,ブレーキスイッチ情報bksw,ハンドル角速度dθh,ドリフト判定係数srp,基準横加速度gy等の情報に基づいて判定を行なう。この路面μ判定判定条件には、車両が定常走行(ここでは、定常旋回走行)であるかの条件も含まれる。
【0166】
この路面μ判定条件チェック部230で、路面μ判定判定条件が成立しないとされた場合には、第1パラメータ算出手段(路面凹凸パラメータ演算部)210で算出された悪路判定指数(第1のパラメータ)βppの路面摩擦係数算出手段204への出力と、第2パラメータ算出手段(滑り易さパラメータ演算部)220で算出された路面μ判定値αの路面摩擦係数算出手段204側(本実施形態では、平均値算出部227)への出力と、路面μ判定係数)γ1の出力とを、停止するように、信号ラインにスイッチ機能232,234,236が設けられている。
【0167】
また、路面指標算出手段202では、上記の両パラメータ、即ち、悪路判定指数βpp,路面μ判定値αの平均値αhの値から路面状態を一元的に表す他のパラメータ、即ち、高μ路度合(高μ路),中μ路度合(中μ路),低μ路度合(低μ路)の各状態に対応した指標(ここでは、ファジィ推論を用いるので、この指標を適合度という)を算出する。
【0168】
そして、路面摩擦係数算出手段204では、路面指標算出手段202により算出された指標(適合度)を継続して累積的に求めてこれを累積評価する、いわゆる学習機能により路面摩擦係数を示す値(路面μ判定係数)γ1を算出する。
なお、これらの路面指標算出手段202,路面摩擦係数算出手段204については、更に、後述する。
【0169】
ところで、図34に示すように、この定常パラメータ算出手段200で算出された第1の路面μ判定係数γ1と、後述する特定パラメータ算出手段(車両の定常走行以外の特定走行中における走行状態からパラメータ算出する手段)250で算出された第2の路面μ判定係数γ2とを、路面摩擦係数算出手段260で総合(選出)して路面摩擦係数を示す値(路面μ判定係数)γを算出する。
【0170】
つまり、定常走行時には定常パラメータ算出手段200で算出された路面μ判定係数γ1を路面μ判定係数γとして選出し、特定運転時には特定パラメータ算出手段250で算出された路面μ判定係数γ2を路面μ判定係数γとして選出するのである。
なお、図34に示すブロックB81は、特定パラメータ算出手段250としての機能と路面摩擦係数算出手段260としての機能の一部を併せ持ち、路面摩擦係数算出手段260は、このブロックB81の機能の一部と選出器264とから構成される。
・路面μ判定条件
上述のようにして算出された悪路判定指数βpp及び路面μ判定値αの平均値αhに基づいて路面μ判定を行なうが、この路面μ判定は、以下のような路面μ判定条件を満たしたときに行なう。
【0171】
▲1▼トルク移動量tafが所定値tax〔Nm〕以上であること〔taf≧tax(Nm)〕
これは、トルク移動量tafが所定値tax以下だと、クラッチ部の押し付け力がばらついてトルク移動量が安定しないため、トルク移動量が安定する領域で確実な判定を行なおうとするものである。
【0172】
▲2▼路面μ判定値αが負でないこと〔α≧0〕
これは、ハンドル操舵による切り返し時の応答遅れやタイヤの縦方向が非線形となるときには、路面μ判定値αが負となるので、このような場合を除外するためである。
▲3▼ブレーキスイッチbkswがオフであること
制動時(即ち、ブレーキスイッチbkswがオンのとき)には、制動力によりトルク移動量以外の速度差の影響が現れるので、これを除外するためである。
【0173】
▲4▼前後G(gb)が所定の減速度g1(g1は負の微小値)以上であること〔gb≧g1〕
これは、路面μ判定をタックイン対応制御の入らない範囲に限定するためである。
▲5▼ドリフト判定係数srpが所定値(例えばr )以上であること〔srp≧r
これは、タイヤの全方向がグリップ領域にある場合に限定するためである。
【0174】
▲6▼旋回横G(gy)が所定値gy1よりも小であること〔gy<gy1〕
旋回横G(gy)が大きくなると、即ち、旋回横G(gy)が所定値gy1以上になると、旋回横G(gy)に対して車両のスタビリティファクタが非線形となり、線形領域を前提とした路面μ判定の理論が成立しなくなるので、これを除外するためである。
このようにして算出された路面μ判定値αの平均値αh及び悪路判定指数βppに対する最終的に収束するμ判定領域を示すと、図28のようになる。路面μ判定平均値αh及び悪路判定指数βppがいずれも小さい領域では高μ路、悪路判定指数βppの大きい領域では中μ路、悪路判定指数βppは小さいが路面μ判定平均値αhが大きい領域では低μ路とそれぞれ判定され、悪路判定指数βppが中程度の領域では、路面μ判定平均値αhが小さければ高μ路又は中μ路、路面μ判定平均値αhが中程度ならば高μ路又は中μ路又は低μ路、路面μ判定平均値αhが大きければ中μ路又は低μ路、さらに、悪路判定指数βppが小さく路面μ判定平均値αhが中程度の領域では高μ路又は低μ路と判定される。
【0175】
(6)ファジィ推論(メンバシップ関数,hig3,mid3,low3)
路面μ判定値の平均値αh及び悪路判定指数βppから路面μ判定指標をつくるが、この路面μ判定指標は、路面μ判定値αh及び悪路判定指数βppを入力条件としたファジィ推論にて求める。
ここでは、図29に示すように、路面μ判定値の平均値αhに基づく各路面〔即ち、高μ路,中μ路,低μ路〕への適合度hig1,mid1,low1を求めるとともに、悪路判定指数βppに基づく各路面〔即ち、高μ路,中μ路,低μ路〕への適合度hig2,mid2,low2を求め、最小法(minimum 法)により、各路面〔即ち、高μ路,中μ路,低μ路〕毎に、これらの適合度のうちの小さい方を選択して、その路面〔即ち、高μ路,中μ路,低μ路〕に対する適合度(ファジィ数)hig3,mid3,low3とする。
【0176】
つまり、路面μ判定値の平均値αhに関して、図30の(A),(B),(C)に示すようなメンバシップ関数を設定しており、図30(A)のメンバシップ関数から路面μ判定値αhに対応した高μ路への適合度hig1を求め、図30(B)のメンバシップ関数から路面μ判定値αhに対応した中μ路への適合度mid1を求め、図30(C)のメンバシップ関数から路面μ判定値αhに対応した低μ路への適合度low1をそれぞれ求める。
【0177】
また、悪路判定指数βppに関して、図30の(D),(E),(F)に示すようなメンバシップ関数を設定しており、図30(D)のメンバシップ関数から悪路判定指数βppに対応した高μ路への適合度hig2を求め、図30(E)のメンバシップ関数から悪路判定指数βppに対応した中μ路への適合度mid2を求め、図30(F)のメンバシップ関数から悪路判定指数βppに対応した低μ路への適合度low2をそれぞれ求める。
【0178】
そして、高μ路への適合度hig1とhig2とを比較して、値の小さい方を高μ路適合度hig3に選択する。また、中μ路への適合度mid1とmid2とを比較して、値の小さい方を中μ路適合度mid3に選択する。さらに、低μ路への適合度low1とlow2とを比較して、値の小さい方を低μ路適合度low3に選択する。
【0179】
(7)カウンタ関数(hig,mid,low)
上述のように、高μ路適合度hig3,中μ路適合度mid3,低μ路適合度low3が求められると、これらに基づいて各路面〔即ち、高μ路,中μ路,低μ路〕の重み(hig,mid,low)をそれぞれ求める。ここでは、高μ路適合度hig3,中μ路適合度mid3,低μ路適合度low3を継続して累積的に求めてこれを累積評価する、いわゆる学習機能を用いて重み(hig,mid,low)をそれぞれ求める。つまり、各路面μのカウンタ値(経験値)Nh,Nm,Nl〔これらを総称してNiともいう。(i=h,m,l)〕を設定し、上述のようにして得られた高μ路適合度hig3,中μ路適合度mid3,低μ路適合度lowによって、このカウンタ値(経験値)Nh,Nm,Nlをそれぞれを増減させて、高μ路の重みhig,中μ路の重みmid,低μ路の重みlowをそれぞれ求める。
【0180】
つまり、高μ路適合度hig3,中μ路適合度mid3,低μ路適合度low3に関する判定値として、それぞれ、h ,h ,h ,h (h <h <h <h )、m ,m ,m ,m (m <m <m <m )、l ,l ,l ,l (l <l <l <l )を設定しており、各適合度hig3,mid3,low3をこれらの判定値と比較して、図31及び以下に示すようにカウンタ量を更新する。なお、nnは自然数である。
【0181】
▲1▼高μ路
hig3>h のとき、 Nh=Nh+nn
<hig3≦h のとき、 Nh=Nh+1
<hig3≦h のとき、 Nh=Nh
<hig3≦h のとき、 Nh=Nh−1
hig3≦h のとき、 Nh=Nh−nn
ただし、カウンタ範囲は、 0≦Nh≦Nhmax
▲2▼中μ路
mid3>m のとき、 Nm=Nm+nn
<mid3≦m のとき、 Nm=Nm+1
<mid3≦m のとき、 Nm=Nm
<mid3≦m のとき、 Nm=Nm−1
mid3≦m のとき、 Nm=Nm−nn
ただし、カウンタ範囲は、 0≦Nm≦Nmmax
▲3▼低μ路
low3>l のとき、 Nl=Nl+nn
<low3≦l のとき、 Nl=Nl+1
<low3≦l のとき、 Nl=Nl
<low3≦l のとき、 Nl=Nl−1
low3≦l のとき、 Nl=Nl−nn
ただし、カウンタ範囲は、 0≦Nl≦Nlmax
・高μ路の重みhig,中μ路の重みmid,低μ路の重みlowの算出
このように、各路面μに応じたカウンタ値(経験値)Nh,Nm,Nlが求められると、これらのカウンタ値Nh,Nm,Nlに応じて、各路面μの重みhig,mid,lowをマップにより求める。
【0182】
つまり、図32の(A)に示すマップにより、高μ路のカウンタ値Nhから高μ路の重みhigを求め、図32の(B)に示すマップにより、中μ路のカウンタ値Nmから中μ路の重みmidを求め、図32の(C)に示すマップにより、低μ路のカウンタ値Nlから低μ路の重みlowを求める。
(8)路面μ判定係数γの演算
このように、高μ路の重みhig,中μ路の重みmid,低μ路の重みlowが求められたら、これらの重みhig,mid,lowの重量平均値γを次式から求めて、この重量平均値γを路面μ判定係数γとする。
【0183】
γ=(w1*hig+w2*mid+low)/(hig+mid+low+α) ・・・・・・・・・(2.4.1.12)
なお、上式のw1,w2は、重量平均値γの算出にかかる重量値であり、w1は重みhigの重量値、w2は重みmidの重量値、また、重みlowの重量値は1であり、重量値は、w1が最も大きく次いでw2が大きくなっている(w1>w2>1)。また、αは調整値であり、例えばα=1とする。
【0184】
各路面の重み、即ち、高μ路の重みhig,中μ路の重みmid,低μ路の重みlowがそれぞれhig ,mid ,low であった場合には、各路面の重みに各重量値を掛けた値(面積)は、図33(A)に示すように、それぞれ、Sh,Sm,Slとなる。そして、γは、これらの面積値Sh,Sm,Slの和Sh+Sm+Slを、値(hig+mid+low+α)で割ったものなので、重量平均値(路面μ判定係数)γは、図33(B)の横軸上の値として求められる。
【0185】
2.4.2非線形旋回時の路面μ推定
次に、非線形旋回時の路面μ推定を説明する。非線形旋回か否かの判定はタイヤの横滑り係数dgyに基づくが、この非線形旋回時の路面μは、横滑り係数dgyが非線形の大きさとなったときの実横G(rgy)の大きさに基づいて以下のように推定する。ここでは、図34に示すように、非線形旋回時に、強制低μ判定条件が成立した場合には低μ路判定を行ない、強制高μ判定条件が成立した場合には高μ路判定を行なう。
【0186】
(1)強制低μ判定条件
強制低μ判定条件は、以下のような各条件がいずれも成立することになっている。
・横滑り係数dgyが非線形の大きさとなっていること〔dgy>dgy1〕
・実横G(rgy)の大きさが設定値(rgy1)未満であること〔|rgy|<rgy1〕。
・ハンドル角速度dθhが設定値(dθh1)未満であること〔dθh<dθh1〕。
・スリップ率差の振動成分βppが設定値(βpp1)未満であること〔βpp<βpp1〕。
・車体速vbが設定値(vb1)未満であること〔vb<1vb〕。
・上記の各条件がいずれも成立した状態が所定の継続時間ct1(ct1は例えば100msce)以上継続すること。
【0187】
以上の条件(アンド条件)が成立すると、完全な低μ路と判定して、路面μ判定係数γ(γ2),各路面μに応じたカウンタ値Nh,Nm,Nlをそれぞれ次のように設定する。
γ2=0,且つ,Nh=0,且つ,Nm=0,且つ,Nl=Nlmax
(2)強制高μ判定条件
強制高μ判定条件は、横滑り係数dgyが非線形となったときの実横G(rgy)の値のみを条件とする。つまり、実横G(rgy)が予め設定された設定値rgy2よりも大きいこと〔|rgy|>rgy2〕を条件としている。実横G(rgy)が所定値rgy2以上になるのは、高μ路でないとあり得ないためにこのような条件を設定しているのである。
【0188】
また、この高μ判定条件が成立したからといって、急激に高μ路制御に移行したのでは制御の急変を招き好ましくないので、高μ判定条件が成立した場合、以下のように、路面μ判定係数γ(γ2),各路面μに応じたカウンタ値Nh,Nm,Nlをそれぞれ次のように設定する。なお、mmは前述のnnよりも大きい自然数である。
【0189】
γ2=γ1+10,且つ,
Nh=Nh+mm,且つ,Nm=Nm−mm,且つ,Nl=Nl−mm
ただし、γ2≦γmax ,Nh≦Nhmax ,Nm≧0,Nl≧0とする。
このようにして、徐々に高μ路に近づけるようにする。
2.4.3発進時の路面μ推定
(1)μスプリット路判定条件
ここでは、図34に示すように、発進時に左右輪の路面摩擦係数(路面μ)の異なる場合(μスプリット路)か否かを判別して、この判別に基づいて路面μ推定を推定する。μスプリット路の判別は、主としてトルクの移動方向tafと後輪の左右輪速度差dvrdとに基づいて、以下のように行なう。ただし、右旋回及び右モーメントを正とする。
【0190】
▲1▼条件1
taf>taf1 且つ dvrd<−vd1
又は、
taf<−taf1 且つ dvrd>vd1
(taf1は正の設定値,vd1は正の設定値)
つまり、トルク移動方向tafが左向き(taf>taf1)で且つ左右輪速度差dvrdが負(dvrd<−vd1)〔即ち、右輪が左輪よりも高速回転している〕か、又は、トルク移動方向tafが右向き(taf<−taf1)で且つ左右輪速度差dvrdが正(dvrd>vd1)〔即ち、左輪が右輪よりも高速回転している〕か、のいずれかが成立すること。このことは、換言すると、トルク移動した先の車輪が滑っていることを示している。
【0191】
▲2▼車体速vbが所定値vb2未満(vb<vb2)の低車速であること。これは発進時の条件となる。
▲3▼操舵角θhが所定値θh1未満(θh<θh1)の低舵角であること。これは直進状態である条件となる。
▲4▼スロットル開度tpsが所定値tps1よりも大きい(tps>tps1)こと(即ち、発進操作が或ること)。
【0192】
▲5▼上記の各条件がいずれも成立した状態が所定の継続時間ct2(ct2は例えば100msec)以上継続すること。
以上の条件(アンド条件)が成立すると、μスプリット路であり、完全な低μ路と判定して、係数myu,路面μ判定係数γ(γ2),各路面μに応じたカウンタ値Nh,Nm,Nlをそれぞれ次のように設定する。
【0193】
myu=1,且つ,γ2=0,
且つ,Nh=0,且つ,Nm=0,且つ,Nl=Nlmax
ただし、myuは強制高μ判定条件,強制中μ判定条件とのハンチングを防ぐための係数であり、車体速vbが所定値vb3以下(vb≦vb3)でトルク移動量tafの大きさが設定値taf2以下(|taf|≦taf2)のときには、myu=0とする。
【0194】
また、μスプリット路と判定されない場合にも、発進時には、以下のような強制低μ判定条件,強制中μ判定条件,強制高μ判定条件を設定しており、各条件が成立すると、それぞれ強制的に、低μ路,中μ路,高μ路と判定する。
(2)強制低μ判定条件
ここでは、直進発進時に1輪でも滑りが生じたら、強制的に低μ路(即ち、μスプリット路)と判定する。
【0195】
したがって、強制低μ判定条件は、以下のようになる。
▲1▼操舵角θhが所定値θh1未満(θh<θh1)の低舵角であること(即ち、直進時であること)。
▲2▼悪路判定指数βppが所定値(βpp2)未満であること(βpp<βpp2)(即ち、振動成分βppが大きくないこと)。
【0196】
▲3▼スロットル開度tpsが所定値(tps1)よりも大きい(tps>tps1)こと(即ち、発進操作があること)。
▲4▼車体速vbが所定値vb2未満(vb<vb2)の低車速であること(即ち、発進時であること)。
▲5▼1輪でも滑りが生じていること。つまり、各車輪速vfl,vfr,vrl,vrrのいずれかが、車体速vbよりも所定速度(v1)以上高くなっていること(vfl>v1,又はvfr>v1,又はvrl>v1,又はvrr>v1)。
【0197】
▲6▼上記の各条件がいずれも成立した状態が所定の継続時間ct3(ct3は例えば100msce)以上継続すること。
以上の条件(アンド条件)が成立すると、完全な低μ路と判定して、係数myu,路面μ判定係数γ(γ2),各路面μに応じたカウンタ値Nh,Nm,Nlをそれぞれ次のように設定する。
【0198】
myu=1,且つ,γ2=0,
且つ,Nh=0,且つ,Nm=0,且つ,Nl=Nlmax
(3)強制中μ判定条件
発進時に車輪の振動成分が大きいときには、強制的に中μと低μとの中間的な値をとるようにする。ただし、強制低μ判定及び強制高μ判定がなされたときには、myu=1からmyu=0になるまで(即ち、vb≦vb3,且つ,|taf|≦taf2となるまで)は、この判定を行なわない。
【0199】
したがって、強制中μ判定条件は以下のようになる。
▲1▼悪路判定指数βppが所定値(βpp2)よりも大であること(βpp>βpp2)(即ち、振動成分βppが大きいこと)。
▲2▼スロットル開度tpsが所定値(tps1)よりも大きい(tps>tps1)こと(即ち、発進操作があること)。
【0200】
▲3▼車体速vbが所定値vb2未満(vb<vb2)の低車速であること(即ち、発進時であること)。
▲4▼myu=0であること。
▲5▼上記の各条件がいずれも成立した状態が所定の継続時間ct4(ct4は例えば200msce)以上継続すること。
【0201】
以上の条件(アンド条件)が成立すると、路面μ判定係数γ(γ2),各路面μに応じたカウンタ値Nh,Nm,Nlをそれぞれ次のように設定する。
γ2=γ ,且つ,
Nh=0,且つ,Nm=Nmmax ,且つ,Nl=Nlmax
だだし、γ はγmax の1/4程度の値とする。
【0202】
(4)強制高μ判定条件
発進時にある一定の加速度以上で車輪が滑らなかったときには、強制的に高μ判定とする。ただし、強制低μ判定がなされたときには、myu=1からmyu=0になるまで(即ち、vb≦vb3,且つ,|taf|≦taf2となるまで)は、この判定を行なわない。
【0203】
したがって、強制高μ判定条件は以下のようになる。
▲1▼悪路判定指数βppが所定値(βpp2)未満であること(βpp>βpp2)(即ち、振動成分βppが大きくないこと)。
▲2▼スロットル開度tpsが所定値(tps2)よりも大きい(tps>tps2)こと(即ち、一定以上の加速操作があること)。
【0204】
▲3▼車体速vbが所定値vb2未満(vb<vb2)の低車速であること(即ち、発進時であること)。
▲4▼myu=0であること。
▲5▼計算前後G(gb)が所定値gb1以上(gb≧gb1)であること(即ち、発進時であること)。
【0205】
▲6▼前輪の平均速度vfが車体速vbに十分に近いこと(|vf|<vb)且つ後輪の平均速度vrが車体速vbに十分に近いこと(|vr|<vb)。これらは、車輪が滑らないことを示す。
以上の条件(アンド条件)が成立すると、高μと判定して、路面μ判定係数γ,各路面μに応じたカウンタ値Nh,Nm,Nlをそれぞれ次のように設定する。
【0206】
myu=1,且つ,γ2=0,
且つ,Nh=Nhmax ,且つ,Nm=0,且つ,Nl=0
2.4.4出力値設定
(1)各制御量の出力値設定(γtb,γtc,γtd,γte,tb,tc,td,te)
前述のように、各制御量としては、目標ΔN追従制御量tbh,tbl,加速旋回制御量teh,tel,タックイン対応制御量tdh,tdl,操舵過渡応答制御量tch,tclと、それぞれ、高μ路用制御量(高路面摩擦抵抗対応制御量)と低μ路用制御量(低路面摩擦抵抗対応制御量)とが設定されるが、これらの両制御量を、路面摩擦係数算出手段で算出された路面摩擦係数としての路面μ判定係数γに応じて補間的に反映させながら出力制御量tadを算出するように構成されている。
【0207】
つまり、図35に示すように、各制御量ともに、これらの高μ路用のものと低μ路用のものとの間で、路面μ判定係数γの値に応じて無段階にゲイン調整した値を出力値(出力ゲイン)とする。
【0208】
例えば、高μ路用制御量(高μ路用制御ゲイン)をtxh,低μ路用制御量(低μ路用制御ゲイン)をtxlとすると、出力値(出力ゲイン)txは、路面μ判定係数γから次式で算出する。なお、路面μ判定係数γは0〜γmax の値とする。なお、ここでは、路面μ判定係数γが0の場合を低μ路、路面μ判定係数γがγmax の場合を高μ路とし、低μ路と高μ路との間、即ち、路面μ判定係数γは0〜γmax の中間の値の場合を中μ路という。
【0209】
Figure 0003572920
また、ここでは、制御ゲイン(制御量)txを、高μ路側にシフトするように設定したり、低μ路側にシフトするように設定したりして、出力値の微調整を行なっている。
【0210】
▲1▼制御ゲインtxを高μ側に設定(目標ΔN追従制御:tb)
高μ側への出力値微調整式は、補正後の出力値をtxa,出力値微調整係数をa(a>1)とすると、次式のようになる。
Figure 0003572920
なお、0≦a・γ≦γmax により、txaはtxhで上限クリップされる。
【0211】
このように、高μ・低μの両制御量の補間的反映に際し、高μ路用制御量の反映度合が低μ路用制御量よりも大きくなるように設定されているが、このような高μ側への設定は、目標ΔN追従制御の制御ゲインtbに関して行なう。
▲2▼制御ゲインtxを高μ側と低μ側との中間に設定〔操舵角速度比例制御(過渡応答制御):tc,タックイン対応制御:td〕
この場合は、実質的には出力値微調整は行なわず、上式(2.4.1.1)を用いて制御ゲインtxを算出する。このような算出は、操舵角速度比例制御(過渡応答制御)の制御ゲイン(制御量)tc,タックイン対応制御の制御ゲイン(制御量)tdに関してそれぞれ行なう。
【0212】
▲3▼制御ゲインtxを低μ側に設定(加速旋回制御:te)。
低μ側への出力値微調整式は、補正後の出力値をtxb,出力値微調整係数をb(b>1)とすると、次式のようになる。
Figure 0003572920
なお、0≦b・γ≦γmax として、txbはtxlで下限クリップされる。
【0213】
このように、高μ・低μの両制御量の補間的反映に際し、低μ路用制御量の反映度合が高μ路用制御量よりも大きくなるように設定されているが、このような低μ側への設定は、加速旋回制御の制御ゲインteに関して行なう。
このような出力値微調整を適宜行なって得られる出力値(出力ゲイン)tx,txa,txbについて、路面μに関して図示すると、図36のように示すことができる。図36において、▲1▼の一点鎖線は制御ゲインtxを高μ側に出力値微調整した出力値txa(即ち、目標ΔN追従制御量tb)の特性を示し、▲2▼の実線は制御ゲインtxを出力値微調整し無い場合の出力値tx(即ち、タックイン対応制御量td,操舵過渡応答制御量tc)の特性を示し、▲3▼の破線は制御ゲインtxを低μ側に出力値微調整した出力値txb(即ち、加速旋回制御量te)の特性を示している。
【0214】
なお、図36に示すように、路面μが低いほど(路面μ判定係数γが小さいほど)制御量(出力値)txが小さくなるが、これは路面μが低いほど制御効果が高くなるので、同様な制御効果を得るためには路面μが低いほど制御量(出力値)txが小さくする必要があるためである。
また、目標ΔN追従制御量tbを中μ路で高めているのは、目標ΔN追従制御は比較的路面μが低くても車両の挙動安定性を保持しうる制御であり、むしろ中μ路ではこの目標ΔN追従制御を重視して車両の挙動を積極的に安定させるようにしたいからである。そして、加速旋回制御量teを中μ路で低下させているのは、加速旋回制御量teは路面μが低くなると車両の挙動安定性を確保しにくい性質があるためである。
【0215】
また、図36における出力値txの特性において、例えば車両固有の定数などのパラメータにより、傾きを変更することも可能である。これにより、車両に応じて制御のマッチング即ち出力値微調整を行なうことができ、より安定した制御を行なうことができる。車両に応じて同じ基本ロジックを使用することができる利点もある。
【0216】
(2)ハイパス処理&最終出力値tad
ここでは、応答遅れを解決するために、図37及び図38に示すように、目標ΔN追従制御量tb,タックイン対応制御量td,加速旋回制御量teについて、ハイパス処理を行なうようになっている。この処理は、例えば速い操舵による高周波入力に対する制御遅れをハイパス処理によって補正して、これらの各制御項の位相を進めるために行なう。
【0217】
つまり、アクチュエータ(回転推進力配分調整機構)の駆動に際して、制御信号の出力に対してアクチュエータの応答遅れが生じることは回避できない。そこで、このアクチュエータの応答遅れが制御性能を低下させないような処理を行なう必要がある。
また、制御信号の中には、例えばハンドル角又は操舵角(操舵角速度を含む)θhやスロットル開度tpsといった運転操作状態に基づいて算出された制御量(過渡的制御量)、例えば操舵過渡応答制御量(操舵角速度比例制御量)tcや、例えば左右輪回転速度差や車両に生じる横加速度等の車両挙動に基づいて算出された制御量(車両挙動対応制御量)、例えば目標ΔN追従制御量tb,タックイン対応制御量td,加速旋回制御量teがある。運転操作は本来制御指令の主要素であり、運転操作に応じた制御量には特に指令の遅れは問題にはならないが、車両の挙動は制御指令の結果として生じるものであるため、車両挙動に基づいて設定される制御量は、制御信号を発した時点で既に遅れが生じており、これが問題となる場合がある。
【0218】
例えば、車両挙動の急変時には、このような制御量の出力の遅れが制御性能を大きく低下させることになる。
そこで、本装置では、例えば操舵入力に対する各制御応答の遅れを補正するために、車両挙動に応じた制御量、つまり、目標ΔN追従制御量tb,タックイン対応制御量td,加速旋回制御量teについて、ハイパス処理を行なって、制御信号の出力を速めるようにしているのである。なお、上述のように、操舵過渡応答制御量(操舵角速度比例制御量)tcは、位相を進める制御なので補正の必要はなく、ハイパス処理は行なわない。
【0219】
また、本制御では、各制御量tb,td,te,tcを加算することで最終出力値tadを決定するようにしている。即ち、ECU42は、各種のパラメータに基づいて各制御量tb,te,tdやtcを個々に演算した上で、これらを統合して出力値tadを得る出力制御量算出手段としての機構を果たしている。
そこで、ここでは、ハイパス処理の必要な制御量tb,td,teについてはこれらを予め加算した上で、この加算値tfd(=tb+td+te)にハイパス処理を行なうようにしている。
【0220】
・ハイパス処理
ハイパス処理は、ハイパスフィルタにより各制御出力のうちの高周波成分のみを取り出す処理であるが、ここでは、ハイパス処理を行なう制御量tb,td,teの加算値tfdについてハイパス処理を行ない、ハイパス処理値tffを得る。
【0221】
tfd=tb+td+te ・・・・・・(2.4.1.4)
tff=HPF〔tfd〕 ・・・・・・(2.4.1.5)
このハイパス処理により、図38(A)に示すような制御出力信号tfdから図38(B)に示すようなハイパス処理信号tffが出力される。つまり、ハイパス処理では、制御出力信号tfdの微分値のうち大きさの大きい部分のみが信号として出力されるようになる(ハイパス処理値算出手段)。
【0222】
さらに、このようにハイパス処理された処理値tffをハイパス処理の対象となった制御出力信号tfd(=tb+td+te)に加算して〔図38(C)参照〕、出力制御量(総合値)tfを得る(出力制御量演算手段)。
tf=tfd+tff ・・・・・・(2.4.1.6)
なお、図38に示すように、処理値tffをゲイン(ハイパス係数)kfにより補正して(即ち、tff*kfとして)、他の制御量とのバランスを調整してもよい。
【0223】
・最終出力値(tad)
出力制御量演算手段は、次式のように、出力制御量tfにハイパス処理を行なわない操舵過渡応答制御量(操舵角速度比例制御量)tcとを加算することにより、最終的な出力制御量(最終出力値)tadを算出する。
tad=tf+tc ・・・・・・(2.4.1.7)
・リミッタ
左右輪間でのトルク移動制御では、トルク移動量が大き過ぎると却って車両の挙動安定性を低下させるおそれがあるので、本制御では、路面の摩擦係数状態(路面μ状態)に応じて、左右輪間でのトルク移動量の大きさを最大値(これを、limitとする)以内に制限するようにしている。
【0224】
この制限値即ち最大値limitは、図37中のブロックB83内の図に示すように、路面μ判定係数γに対応して直線LIMの関係に設定するようになっている。
つまり、制限値limitは、次式により算出する。
limit=mg・γ+tal1 ・・・・・・(2.4.1.8)
ただし、mgは直線LIMの傾きであり、tal1はlimitの最小値である。図37のブロックB83内に示すように、この最小値tal1は、低μ路の路面μ判定係数1に対応した制限値limitであり、さらに、tal2は中μ路の路面μ判定係数γmid に対応した制限値limitであり、tal3は高μ路の路面μ判定係数γmax に対応した制限値limitである。なお、中μ路の路面μ判定係数γmid は高μ路の路面μ判定係数γmax の1/2に設定される(γmid =γmax /2)。
【0225】
このような制限値limitにより、最終出力値tadは、次のように制限される。なお、次式は最終出力値tadがトルク移動方向により負になる場合も考慮したものである。
−limit≦tad≦limit ・・・・・・(2.4.1.9)
【0226】
2.5アクチュエータ駆動
駆動処理(アクチュエータ駆動処理又は比例弁・方向弁切換制御処理)では、上記の出力値(トルク移動量)tadを受けて、この出力値tadから出力値tadに応じた方向及び量のトルク移動を行なうためのアクチュエータ駆動信号に変換して、トルク移動量に応じて比例弁106に比例弁制御信号を出力し、トルク移動方向に応じて方向弁(方向切換弁)107に方向弁制御信号を出力して、これらの比例弁106,方向弁107を駆動させる。また、同時に、インジケータランプ110に表示指令信号を出力する(符号106,107,110は図3参照)。
【0227】
また、比例弁106,方向弁107の制御は、例えば特開平7−156681号公報に開示されているような方法により行なわれる。例えば比例弁106に関しては、最終出力値taから、トルク移動−電流マップ(図39参照)及び電流補正マップ(図40参照)を用いて、目標電流basehに変換して制御を行なう。
【0228】
3.本装置の動作及び本装置による効果
3.1本装置の動作
本装置は、以上のように構成されるので、例えば図41に示すように、制御が行なわれる。
つまり、まず、各種初期設定入力のもとに制御が開始され、まず、ステップS10で、入力演算処理を実行する(項目2.1入力演算処理を参照)。ついで、ステップS20で、この入力演算処理の結果に基づいて図7に示すようなドリフト判定ロジックを実行する(項目2.2ドリフト判定ロジックを参照)。さらに、ステップS30に進み、入力演算処理,ドリフト判定の結果に基づいて車両運動制御ロジックを実行する(項目2.3車両運動制御ロジックを参照)。
【0229】
この車両運動制御ロジックでは、目標ΔN追従制御(項目2.3.1目標ΔN追従制御を参照),加速旋回制御(項目2.3.2加速旋回制御を参照),タックイン対応制御(項目2.3.3タックイン対応制御を参照),操舵過渡応答制御(項目2.3.4操舵過渡応答制御を参照)の各制御量tb,td,te,tcを算出するが、これらの各制御量tb,td,te,tcは、図14に示すような高μ路制御ロジックと、図15に示すような低μ路制御ロジックとにより、高μ路における各制御量tbh,tdh,teh,tch及び低μ路における各制御量tbl,tdl,tel,tclとして算出する。
【0230】
そして、ステップS40に進み、μ判定ロジックを実行する(項目2.4路面μ推定を参照)。このμ判定ロジックでは、路面μ判定係数γを設定して(ステップS50)、路面μ判定を行ない(ステップS60)、各種出力値の設定を行なう(ステップS70)。
ついで、ステップS80に進み、アクチュエータ駆動ロジックを実行する(項目2.5アクチュエータ駆動を参照)。つまり、出力値(トルク移動量)tadを受けて、この出力値tadに応じたトルク移動量に応じて比例弁106に比例弁制御信号を出力し、出力値tadに応じたトルク移動方向に応じて方向弁(方向切換弁)107に方向弁制御信号を出力し、これらの比例弁106,方向弁107を駆動させる。また、同時に、インジケータランプ110に表示指令信号を出力する。
【0231】
このような処理は、判定ステップS90を通じて、所要周期T 毎に行なう。
3.2本装置による効果
3.2.1車両用路面摩擦係数推定装置の効果
車両用路面摩擦係数推定装置では、悪路判定指数(路面凹凸度係数)βppという路面の凹凸状態を示す第1のパラメータと路面μ判定値α(ここでは、平均値αh)という路面の滑り易さを示す第2のパラメータとに基づいて路面μ判定を行なうので、路面μ判定を的確に行なうことができる。
【0232】
また、悪路判定指数(第1のパラメータ)βppは、車輪速度差の振動成分によっても求めることができるが、この場合、急ブレーキやシフトチェンジによる駆動力変化(ノイズ)の影響が悪路判定指数βppに大きく影響するため、精度良く悪路判定指数βppを算出するのが困難であるが、本装置では、悪路判定指数(第1のパラメータ)βppを、Gセンサで検出された車両に生じる実際の横加速度に基づいて、これに、旋回補正を施し、さらにハイパス処理し、絶対値化したのち、ローパス処理をすることで算出しているので、駆動力変化(ノイズ)の影響を受けにくく、精度良く安定して悪路判定指数を求めることができ、延いては路面摩擦係数を精度良く推定することができる。
【0233】
また、路面μ判定値αは、トルク移動制御装置を備えた車輪(ここでは、後輪)の左右回転速度差に基づいて、これに、旋回時の内外輪速度差及び荷重移動による補正を施した上で算出しているので、例えば前輪の左右輪間にLSDを装備するなど、駆動系の構成の自由度が大きく向上する。
また、路面μ判定値αを直接用いずに路面μ判定値αの平均値αhを用いて路面μ判定を行なうので、路面μ判定の精度,信頼性を高めることができる。
【0234】
そして、このような悪路判定指数βppや路面μ判定値αの平均値αhから、高μ路,中μ路,低μ路の各状態(路面状態)に対応した指標(適合度)を求めて、しかも、この指標(適合度)を継続して累積的に求めて累積評価することで路面摩擦係数(路面摩擦係数に応じた路面μ判定係数)γを算出するので、容易でしかも推定誤差が少なく適切な路面μ判定係数γを得られるようになり、車両用左右輪間動力伝達制御装置の制御性能の向上に大きく寄与する利点がある。
【0235】
特に、本実施形態では、ファジィ推論を用いており、高μ路,中μ路,低μ路の各状態(路面状態)に対応した指標(適合度)を求めるメンバシップ関数を車両の種類等に応じて設定することで、極めて的確な路面μ判定係数γを容易に得ることができる。
また、上述のような悪路判定指数βppや路面μ判定値αの平均値αhに基づく路面μ判定係数γ(つまり、γ1)の算出は、車両の定常走行時(特に、定常旋回時)に行なっているので、信頼性のある路面μ判定係数γを得ることができる。
【0236】
さらに、このような定常走行時に得られる路面μ判定係数γ1に対して、定常走行時以外の特定走行時(具体的には、発進時や非線形走行時やμスプリット走行時)には定常走行時と異なる手法でそれぞれ路面μ判定係数γ2を推定して、定常走行時に得られる路面μ判定係数(第1のパラメータ)γ1と、特定走行時に得られる路面μ判定係数(第2のパラメータ)γ2とを総合(選出)して、最終的な路面μ判定係数γを得るようにしているので、定常走行時以外を含むより広い走行状態で路面摩擦係数の推定を行うことができ、車両用左右輪間動力伝達制御装置の制御性能の向上により大きく寄与する利点がある。
【0237】
なお、路面μに応じたトルク移動制御により、μスプリット状態では、低μ車輪側から高μ路車輪側へとトルクを移動させるので、図42に示すように、高μ路側の車輪から路面へ伝達される駆動力が増大するようになり、車両の発進や加速をより速やかに、また、効率よく行なうことができる。
3.2.2車両用路面摩擦係数(路面μ)対応制御の効果
なお、本実施形態では、通常制御時(ドリフト制御時以外)においては、路面摩擦係数が低いときには制御量が小さくなるように路面摩擦係数が高いときには制御量が大きくなるように設定されるとともに、ドリフト制御時には、このような路面摩擦係数に応じた制御量変化が少なくなるように制御量として中間的な値となるような補正(ゲイン調整)を行なうことで、路面摩擦係数に応じた補正を抑制するようにしているが、本装置は、これに限らず、ドリフト制御時には、この路面摩擦係数に応じた制御量補正を禁止して路面摩擦係数によって制御量が変化しないようにした、中間的な制御量を与えるようにしてもよい。
【0238】
例えば、路面摩擦係数が高いときの基本制御量が設定され、ドリフト制御時以外の通常制御時には、路面摩擦係数が低いときにはこの基本制御量を小さくなるような補正係数αで補正するとともに、ドリフト制御時には、路面摩擦係数と関係ない値(補正係数β)でこの基本制御量の補正を行ない中間的な値となるようにする。この場合、補正係数αは、路面摩擦係数に応じて1から最小値αmax (αmax <1)まで連続的に変化し、補正係数βは、1よりも小さく最小値αmax よりも大きい固定値とする。
【0239】
また、本装置では、高μ路用制御量(高路面摩擦抵抗対応制御量)と低μ路用制御量(低路面摩擦抵抗対応制御量)とを設定して、これらの制御量を、路面摩擦係数算出手段で算出された路面摩擦係数としての路面μ判定係数γに応じて補間的に反映させながら出力制御量tadを算出するが、特に、目標ΔN追従制御量tbについては、同様な差ddvrに対して高路面摩擦抵抗用マップの方が低路面摩擦抵抗用マップよりも大きい制御量を与え、且つ、高μ路用制御量の反映度合が路面摩擦係数に比例して設定される反映度合よりも大きくなるように、高μ路用制御量と低μ路用制御量とを路面μ判定係数γに対する比例配分値よりもより高μ側へ設定しているので、目標ΔN追従制御の制御ゲインtbが比較的高めなものになる。
【0240】
目標ΔN追従制御は、車輪速の回転速度差を間にしながらの制御なので、路面摩擦係数が低い場合にもその制御影響は想定領域から逸脱しにくい。そこで、そこで、上述のように、目標ΔN追従制御では、路面摩擦係数に対する制御量を大きめに設定しながら、比較的大きなトルク移動を行なうようにすることで、車両挙動を速やかに目標のものにできるようになる利点が得られるのである。
【0241】
また、加速旋回制御量teについては、横G(ggy)の小さい領域においては同様な旋回横G(ggy)に対して低路面摩擦抵抗用マップの方が高路面摩擦抵抗用マップよりも大きい制御量を与え、且つ、低μ路用制御量の反映度合が路面摩擦係数に比例して設定される反映度合よりも大きくなるように、高μ路用制御量と低μ路用制御量とを路面μ判定係数γに対する比例配分値よりもより低μ側へ設定しているので、加速旋回制御量の制御ゲインteが比較的低めなものになる。
【0242】
加速旋回制御などの横加速度をパラメータとするものは、特に、路面摩擦係数が低い場合には、図8に示すように、計算横Gと実横Gとの関係が直ぐに非線形領域に入って制御影響が想定領域から逸脱し易い。
そこで、上述のように、加速旋回制御では、横Gの小さい領域において低路面摩擦抵抗用マップの方が高路面摩擦抵抗用マップよりも大きい制御量を与え、且つ、低μ路用制御量(低路面摩擦抵抗対応制御量)の反映度合が路面摩擦係数に比例して設定される反映度合よりも大きくなるように設定しており、これにより、路面摩擦係数が低い場合でも速やかに安定した制御を行なうことができる。
【0243】
また、路面摩擦係数が高い場合には、高μ路用制御量(高路面摩擦抵抗対応制御量)の反映度合を路面摩擦係数に比例して設定される反映度合よりも大きくすることにより、横Gの小さい領域における制御を極力減少させることができ、その分、エネルギロスを抑制することができる。
また、タックイン対応制御においても、加速旋回制御と同様に設定することも可能であり、この場合にも加速旋回制御の場合と同様の効果が得られる。
【0244】
なお、このような路面摩擦係数に対する制御量の微小調整は、目標ΔN追従制御や加速旋回制御に限らず、路面摩擦係数の影響の出にくいものや出やすいものにそれぞれ適用することができる。
また、制御量設定マップには、不感帯領域が設けられているので、制御が安定したものになる。
【0245】
また、路面摩擦係数に対する制御量の微小調整は、上述した実施形態に限定される必要はない。例えば、左右輪間に回転速度差や横加速度などのパラメータに基づいて制御量を設定するための制御マップとして、高路面摩擦抵抗対応制御量を与える高路面摩擦抵抗用マップと、低路面摩擦抵抗対応制御量を与える低路面摩擦抵抗用マップとを設け、高路面摩擦抵抗対応制御量及び低路面摩擦抵抗対応制御量を、路面摩擦係数に応じて補間的に反映させながら出力制御量を算出するとともに、この両制御量の補間的な反映に際し、中路面摩擦抵抗における高路面摩擦抵抗対応制御量及び低路面摩擦抵抗対応制御量の反映度合を、車両固有の定数などのパラメータに応じて変化させるようにして調整してもよい。この場合には、車両に応じたより適正な制御量を与えることができる。
【0246】
なお、上記実施形態では、目標ΔN追従制御量tbと加速旋回制御量teとを加算して加速急旋回の旋回性能を確保するように構成したが、これについては、加速急旋回の開始直後は一時的に加速旋回制御量により制御を行ない、その後は、定常制御用の目標ΔN追従制御量に切り換えるような制御にしてもよい。要するに、急旋回開始直後から旋回外輪の回転力が増大されるように制御することが重要なのである。
【0247】
また、本実施形態では、4輪駆動車を対象に説明したが、本車両用左右輪間動力伝達制御装置は、前輪駆動車や後輪駆動車といった2輪駆動車の左右駆動輪間や左右の従動輪間にそなえることができるほか、4輪駆動車の前後輪間に適用することが考えられ、この場合は、車両用動力伝達制御装置として構成される。
なお、本実施形態では、車両用路面摩擦係数推定装置においてファジィ推論を用いているが、これに限定されるものではなく、路面の凹凸状態を示すパラメータ(βppが対応する)と路面の滑り易さを示すパラメータ(αhが対応する)との値から路面状態を一元的に表す他のパラメータの各状態(高μ路,中μ路,低μ路が対応する)に対応した指標(hig3,mid3,low3が対応する)を算出できればよく、他の手法を用いてもよい。
【0248】
また、本実施形態では、車両用左右輪間動力伝達制御装置に車両用路面摩擦係数推定装置を用いているが、車両用路面摩擦係数推定装置の用途はこれに限定されないことは言うまでもない。例えば、路面の凹凸状態を示すパラメータ(悪路判定指数)βppは、車両用左右輪間動力伝達制御装置を備えない車両の路面摩擦係数の推定のために適用してもよい。
【0249】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1記載の本発明の車両用路面摩擦係数推定装置によれば、路面摩擦係数推定のためのパラメータの算出の算出をトルク移動制御装置をそなえた左右輪の左右輪回転速度差に基づいて行なうことができるので、例えばトルク移動制御装置をそなえない側の左右輪間にLSDを装備するなど、駆動系の構成の自由度が大きく向上する利点がある。
【0250】
請求項2記載の本発明の車両用路面摩擦係数推定装置によれば、路面摩擦係数推定のための第1のパラメータを車両に生じる実際の横加速度に対して、横加速度算出手段で算出された理論上の横加速度に応じたゲイン補正及びハイパス処理及びローパス処理を施すことで算出しているので、駆動力変化(ノイズ)の影響を受けにくく、安定して悪路判定指数を求めることができ、延いては路面摩擦係数を精度良く推定することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置をそなえた車両の駆動系の模式的な全体構成図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の回転推進力配分調整機構(トルク移動機構)を示す模式的な構成図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置を回転推進力配分調整機構(トルク移動機構)の油圧ユニット及び制御系の構成を示す模式図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の制御ブロック図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の入力演算処理に関する制御ブロック図である。
【図6】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の入力演算処理に関して説明する図である。
【図7】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト判定処理に関する制御ブロック図である。
【図8】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト判定処理に関して説明する図である。
【図9】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト判定処理に関して説明する図である。
【図10】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト判定処理に関して説明する図である。
【図11】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト判定処理に関して説明する図である。
【図12】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト判定処理に関して説明する図である。
【図13】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のドリフト対応制御を説明する図である。
【図14】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の制御量算出処理(高μ路用処理)に関する制御ブロック図である。
【図15】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の制御量算出処理(低μ路用処理)に関する制御ブロック図である。
【図16】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の加速旋回制御を説明する図である。
【図17】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の加速旋回制御にかかるマップ(高μ路用マップ)を示す図である。
【図18】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の加速旋回制御にかかるマップ(低μ路用マップ)を示す図である。
【図19】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の路面μ判定を説明する図である。
【図20】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置を説明する制御ブロック図である。
【図21】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置の第1のパラメータの補正にかかるマップを示す図である。
【図22】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置を説明する図であり、車輪のスリップ率に対する駆動力の大きさの変化の例を示す図である。
【図23】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置で用いる第2のパラメータの設定について説明する模式図である。
【図24】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置で用いる第2のパラメータの設定について説明する模式図である。
【図25】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置で用いる第2のパラメータの設定について説明する模式図である。
【図26】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置で用いる第2のパラメータの設定について説明する旋回時の車輪の駆動力比特性(Fx/Fzとスリップ率Sとの関係)を示す図である。
【図27】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置で用いる第2のパラメータについて緩加速円旋回による実測データを示す図であり、(A)は高μ路に関するデータ、(B)は低μ路に関するデータを示す。
【図28】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置による推定における面摩擦抵抗推定領域(路面μ判定領域)を説明する図である。
【図29】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置によるファジィ推論を説明する図である。
【図30】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置によるファジィ推論を説明するメンバシップ関数を示す図であり、(A),(B),(C)は路面μ判定値αhに対する高μ路,中μ路,旋回時への適合度を、(D),(E),(F)はスリップ率差の振動成分βppに対する高μ路,中μ路,旋回時への適合度を、それぞれ示す。
【図31】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置によるファジィ推論を説明する図である。
【図32】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置によるファジィ推論を説明する図であり、(A)は高μ路の重みhigに関し、(B)は中μ路の重みmidに関し、(C)は低μ路の重みlowに関している。
【図33】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置による路面摩擦抵抗推定(路面μ判定係数γの演算)を説明する図であり、(A),(B)はそれぞれ推定の過程を説明する。
【図34】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置による路面摩擦抵抗推定(路面μ判定)を説明する制御ブロック図である。
【図35】本発明の一実施形態としての車両用路面摩擦係数推定装置による路面摩擦抵抗推定(路面μ判定)に基づいた出力値設定を説明する制御ブロック図である。
【図36】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の出力値微調整を説明する図である。
【図37】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の路面μ判定(路面摩擦係数判定)による出力値に関する要部制御ブロック図である。
【図38】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置のハイパス処理を説明する図である。
【図39】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の駆動処理に関して説明するマップを示す図である。
【図40】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の駆動処理に関して説明するマップを示す図である。
【図41】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図42】本発明の一実施形態にかかる車両用左右輪間動力伝達制御装置の目的とする制御内容を説明する図である。
【符号の説明】
2 エンジン
50 回転推進力配分制御機構(回転力調整手段,トルク移動機構)
200 パラメータ算出手段
202 路面指標算出手段
204 路面摩擦係数算出手段
210 第1パラメータ算出手段(路面凹凸パラメータ演算部)
211 旋回補正部
212 旋回補正ゲイン算出部
213 ハイパス処理部
214 絶対値化処理部
215 ローパス処理部
220 第2パラメータ算出手段(滑り易さパラメータ演算部)
221 後輪左右実速度差演算部
221 内外輪速度差演算部
223 内外輪差補正量算出部
224 荷重移動補正量算出部
225 スリップ率差演算部
226 路面μ判定値α算出部
227 平均値算出部
230 路面μ判定条件チェック部

Claims (2)

  1. 左右一対の車輪の相互間でトルクを移動制御するトルク移動制御装置と、
    該トルク移動制御装置をそなえた該左右輪の回転速度差dvrdを検出する左右輪回転速度差検出手段と、
    該車両の車速vbを検出又は推定する車速検出手段と、
    該車両に生じる実際の前後加速度gxを検出する前後加速度検出手段と、
    該車両に生じる実際の横加速度gyを検出する横加速度検出手段と、
    該横加速度検出手段で検出された実際の横加速度gyに対応して該車両の定常走行中における走行状態から路面の凹凸状態を示す第1のパラメータβppを算出するとともに、該車速検出手段で検出又は推定された車速vbと、該左右輪回転速度差検出手段で検出された左右輪回転速度差dvrdと、該前後加速度検出手段で検出された実際の前後加速度gxと、該横加速度検出手段で検出された実際の横加速度gyと、該トルク移動制御装置によるトルク移動量tafと基づいて、下式(1)によって路面の滑り易さを示す第2のパラメータαを算出するパラメータ算出手段と、
    上記の第1及び第2のパラメータの値βpp,αから路面状態を一元的に表す第3のパラメータである各μ路度合に対応した指標を算出する路面指標算出手段と、
    該路面指標算出手段により算出された指標を継続して累積的に求めて累積評価することで路面摩擦係数γを算出する路面摩擦係数算出手段とをそなえている
    ことを特徴とする、車両用路面摩擦係数推定装置。
    α= [( dvrd−Lt・gy )/ vb+A・gx・gy+B・gy ]/ taf・・・(1)
    (ただし、A,B,Ltは定数)
  2. 車両のハンドル角及び車速から該車両に生じる理論上の横加速度を算出する横加速度算出手段をそなえ、
    該パラメータ算出手段は、該横加速度検出手段で検出された実際の横加速度に対して、該横加速度算出手段で算出された理論上の横加速度に応じたゲイン補正及びハイパス処理及びローパス処理を施すことで、該第1のパラメータを算出する
    ことを特徴とする、請求項1記載の車両用路面摩擦係数推定装置。
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