JP3768546B2 - 走行状態判定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の特定の車輪同士の速度差に基づいて、ＡＢＳ制御前に路面μを判定するタイミングになったか否かなどといった車両の走行状態を判定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、４輪の車輪速度から２輪間の速度差を演算することで、走行中の車両状態や路面状態を推定して各種の車両制御を実行する技術がいくつか提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１−２０４８５２号では、左右２輪の車輪速度差が所定値以上のときに旋回状態にあるとして、ＡＢＳ制御特性を切り換えている。また、特開平３−５２７１号では、左右後輪の車輪速度差が所定値以上となっている状態が所定時間継続したときにスプリット路を跨ぎ走行していると判定して、ＡＢＳの増圧勾配を切り換えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、２輪相互間の１輪でも異径タイヤや、極端にすり減ったタイヤを装着している場合には、定常的に速度差が生じて上記車両状態や路面状態の判定を正確に行うことができなくなるという問題があった。例えば、図９（ａ）に示すように左前輪ＦＬだけが極端に直径の大きいタイヤを装着されていると、直進制動中でありながら制動中に左旋回が入ったと判定されることになる。公知のＡＢＳ制御では、旋回中は、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、旋回内側輪のスリップ基準を直進時の基準よりも深くする方向に補正する（△ＶS から△ＶS ＋△ＶH に基準を深くする）。このため、ＡＢＳ実行中の左前輪ＦＬのスリップ率が大きくなってしまい、車両に図示矢印の様なヨーモーメントを生じさせることとなり、非常に不安定な状態を招来するおそれもあった。
【０００５】
そこで、本発明は、異径タイヤ装着時やタイヤの摩耗状態が異なる場合などにおいても、車両の走行状態を正確に判定できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の走行状態判定装置は、図１に例示するように、車両の各車輪の速度を検出する車輪速度検出手段と、
該車輪速度検出手段の検出結果から所定の車輪同士の速度差を表す車輪速度差信号を形成する速度差信号形成手段と、
該速度差信号形成手段の形成した車輪速度差信号ΔＶｗ’を予め設定された設定値ΔＶｏ’と比較し、ΔＶｗ’≧ΔＶｏ’になったときに路面摩擦係数判定条件になったものと判定し、後輪速度の時間変化率から路面摩擦係数を演算し車両の走行状態として路面状態を判定する走行状態判定手段とを備えた走行状態判定装置において、
前記速度差信号形成手段と走行状態判定手段との間に、前記車輪速度差信号から所定周波数以下の低周波信号成分を除去する信号成分調整手段を介在させたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明の走行状態判定装置によれば、走行状態の判定に用いる車輪速度差信号は信号成分調整手段にて低周波信号成分を除去されてから走行状態判定手段に与えられる。
【０００８】
ここで、いま判定の対象としてる車輪の内の一方が異径のタイヤであるとすると、車輪速度差信号だけを見ると、図２（ａ）に例示するように、直進中であっても全体にシフトした信号となってしまう。従って、このままでは「旋回中である」とか「跨ぎ走行中である」といった誤判定のおそれがある。しかし、本発明の走行状態判定装置によれば、低周波信号成分が除去される結果、同図（ｂ）に示すように信号が調整されてから走行状態の判定がなされるので、かかる誤判定は生じない。
【０００９】
なお、本発明の装置と同様の効果をもたらす構成として、車輪速度差信号から図２（ａ）のシフト量Ｓだけ差し引くようにする構成も考えられるが、この場合には、シフト量Ｓがどれだけであるのかをその都度正確に把握しておく必要が生じ、現実的でない。異径タイヤを正常なタイヤに戻した場合には、シフト量を０に設定し直す必要も生じる。
【００１０】
これに対し、本発明の走行状態判定装置によれば、低周波信号成分を除去することで定常的なシフトがある場合にはこれをなくするという構成を採用したので、どの程度の異径タイヤが装着されているのかなどといったことを知るまでもなく、的確に上記シフト量Ｓを解消することができる。また、異径タイヤが正常な直径のタイヤに戻された場合にも何等手当をする必要がない。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の走行状態判定装置の実施例について説明する。
図３は、実施例としての走行状態判定装置を備えたアンチスキッド制御装置を、前輪操舵・前輪駆動の四輪車に適用した例を示すブロック図である。
【００１２】
図３において、ブレーキペダル２０は、真空ブースタ２１を介してマスタシリンダ２８に連結されている。従って、ブレーキペダル２０を踏み込むことによりマスタシリンダ２８に油圧が発生し、この油圧は、各車輪（左前輪ＦＬ，右前輪ＦＲ，左後輪ＲＬ，右後輪ＲＲ）に設けられたホイールシリンダ３１，３２，３３，３４に供給され、ブレーキ力を発生する。
【００１３】
マスタシリンダ２８は互いに同じ圧力のブレーキ油圧を発生する二つの圧力室（図示せず）を有しており、各圧力室にはそれぞれ供給管４０，５０が接続されている。供給管４０は、連通管４１，４２に分岐している。一方の連通管４１は、電磁弁６０ａを介して、ホイールシリンダ３１に連通するブレーキ管４３と接続されている。同様に、他方の連通管４２は、電磁弁６０ｃを介して、ホイールシリンダ３４に連通するブレーキ管４４と接続されている。
【００１４】
供給管５０も供給管４０と同様な接続関係にあり、連通管５１，５２に分岐している。連通管５１は、電磁弁６０ｂを介して、ホイールシリンダ３２に連通するブレーキ管５３と接続されている。同様に、連通管５２は、電磁弁６０ｄを介して、ホイールシリンダ３３に連通するブレーキ管５４と接続されている。
【００１５】
またホイールシリンダ３３，３４に接続されるブレーキ管５４，４４中には公知のプロポーショニングバルブ（ＰＶ）５９，４９が設置されている。このプロポーショニングバルブ５９，４９は、後輪ＲＬ，ＲＲに供給されるブレーキ油圧を制御して前後の各車輪ＦＬ〜ＲＲの制動力分配を理想に近づけるものである。
【００１６】
各車輪ＦＬ〜ＲＲには、電磁ピックアップ式の車輪速度センサ７１，７２，７３，７４が設置され、電子制御回路ＥＣＵにその速度信号が入力される。電子制御回路ＥＣＵは、入力された各車輪ＦＬ〜ＲＲの車輪速度ＶFL〜ＶRRに基づいて各ホイールシリンダ３１〜３４のブレーキ油圧を制御すべく、電磁弁６０ａ〜６０ｄに対して駆動信号を出力する。
【００１７】
電磁弁６０ａ，６０ｃ，６０ｂ，６０ｄは、３ポート３位置型の電磁弁で、図３のＡ位置においては、連通管４１，４２，５１，５２とブレーキ管４３，４４，５３，５４とをそれぞれ連通する。また、Ｂ位置においては、連通管４１，４２，５１，５２、ブレーキ管４３，４４，５３，５４、及び枝管４７，４８，５７，５８間を全て遮断する。また、Ｃ位置においては、ブレーキ管４３，４４，５３，５４と、枝管４７，４８，５７，５８とをそれぞれ連通する。
【００１８】
枝管４７，４８は共に排出管８１に接続され、枝管５７，５８は共に排出管９１に接続される。これら排出管８１，９１は、それぞれリザーバ９３ａ，９３ｂに接続されている。リザーバ９３ａ，９３ｂは、各電磁弁６０ａ〜６０ｄがＣ位置のとき、各ホイールシリンダ３１〜３４から排出されるブレーキ液を一時的に蓄えるものである。このため電磁弁６０ａ〜６０ｄでは、Ａ位置においてはホイールシリンダ３１〜３４のブレーキ油圧を増圧し、Ｂ位置においてはそのブレーキ油圧を保持し、Ｃ位置においてはそのブレーキ油圧を減圧することができる。
【００１９】
ポンプ９９ａ，９９ｂは、リザーバ９３ａ，９３ｂに蓄積されたブレーキ液を汲み上げてマスタシリンダ２８側に還流させる。また、チェック弁９７ａ，９８ａ，９７ｂ，９８ｂはリザーバ９３ａ，９３ｂから汲み上げられたブレーキ液が再びリザーバ９３ａ，９３ｂ側に逆流するのを防ぐためのものである。
【００２０】
次に、本実施例における車両旋回状態判定処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。なお、図４は、車両旋回状態判定処理を含むアンチスキッド制御のメインルーチンを表すフローチャートである。旋回状態の判定は、左右前輪の速度差に基づいてなされる。
【００２１】
まず、左右前輪の車輪速度センサ７１，７２の検出信号ＳFL，ＳFRをそれぞれ入力し（ステップ１１０）、車輪速度信号ＶFL，ＶFRに換算する（ステップ１２０）。そして、右前輪速度ＶFRから左前輪速度ＶFLを引いて左右前輪速度差信号△Ｖｘを形成する（ステップ１３０）。続いて、この△Ｖｘに対してハイパスフィルタリング処理をかけ、低周波信号成分を除去した△Ｖｗに変換する（ステップ１４０）。このハイパスフィルタリング処理は、具体的にはハイパス・デジタル・フィルタ技術を適用している。このハイパス・デジタル・フィルタ技術を演算式で表すと、次の様になる。
【００２２】
【数１】

【００２３】
ここで、
△Vw(n) ：今回フィルタ処理結果、
△Vx(n) ：今回速度差、
△Vx(n-1)：前回速度差、
△Vx(n-2)：前々回速度差、
△Vw(n-1)：前回フィルタ処理結果、
△Vw(n-2)：前々回フィルタ処理結果
である。
【００２４】
また、本実施例では、２００ｍｓｅｃ以上にわたって発生するような定常的な速度差を除去することを考えているので、カットオフ周波数ｆｏ＝１／０．２ｓｅｃ＝５Ｈｚとし、速度差を演算するサンプリング周波数ｆｓ＝６ｍｓｅｃとしたので、ａ0等の係数は、下記表１のように定められる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
こうしてハイパスフィルタリング処理のされた信号△Ｖｗを設定値△Ｖｏと比較し（ステップ１５０）、△Ｖｗ≧△Ｖｏならば車両が旋回状態にあると判定する（ステップ１６０）。そして、ＡＢＳ制御のモードを旋回モードにセットする（ステップ１７０）。一方、△Ｖｗ＜△Ｖｏならば車両が非旋回状態であると判定し（ステップ１８０）、ＡＢＳ制御のモードを通常モードにセットする（ステップ１９０）。こうしてＡＢＳ制御モードが旋回モード又は通常モードのいずれかにセットされたら、そのセットされたモードに応じた所定のＡＢＳ制御を行い、その後ステップ１１０へ戻る（ステップ２００）。
【００２７】
次に、ハイパスフィルタリング処理をすることによる作用・効果を詳述する。説明に当たって、図５（ａ）に示すような左前輪ＦＬに他の車輪よりも直径の大きい異径タイヤが装着された車両を想定する。
この車両は、直進中であっても同図（ｂ）に示すように車速に応じて左右前輪の速度差△Ｖｘがある値に算出されることになる。しかし、この速度差は、タイヤ径の相違に基づいて発生しているものであるから定常的なものとなり、５Ｈｚ以下の低周波信号成分を主体として変化する。この結果、上記フィルタリング処理によって同図（ｃ）に示すように、△Ｖｗに換算すれば値は０になる。ここで、本実施例では、旋回・非旋回の判定に当り、同図（ｄ）に示すような車速と車輪速度差△Ｖとをパラメータとしたマップをもっている。従って、△Ｖｘの方を用いて旋回・非旋回判定を行うと、図中ハッチングで示した車速の範囲では旋回中であると誤った判定がなされてしまう。しかし、本実施例では、フィルタリング処理した△Ｖｗを旋回・非旋回判定パラメータとしているので、誤って旋回と判定することがない。
【００２８】
実際に、このシステムを適用した場合の効果を実車にて実験した結果を図６に示す。実験は、左前輪に小さい直径のタイヤを装着した車両を、乾燥アスファルト路上で１００ｋｍ／ｈにて直進走行させ、急ブレーキをかけて上述のＡＢＳ制御に移行させるという手法を採用した。そして、車輪速度ＶFL，ＶFRと、速度差信号△Ｖｘ＝ＶFR−ＶFLと、２００ｍｓｅｃ以上の周期の低周波信号成分を除去した信号△Ｖｗとをプロッタに出力してみた。
【００２９】
すると、図示の様に、△Ｖｘは定常的な速度差に対応して速度差０に対して所定量だけシフトした位置で細かな振動をする信号として出力された。このシフト分は車速＝１００ｋｍ／ｈにおける旋回判定条件を越えるものであることから、従来通りに△Ｖｘを用いて旋回判定をすると、急制動に伴ってＡＢＳ制御が開始されると直ちに車両に旋回が生じたという判定になることが分かる。即ち、この実験によれば従来の手法では誤った判定になることが容易に理解できる。
【００３０】
一方、△Ｖｗは速度差０を中心に細かな振動をする信号となる。そして、本実施例ではこの△Ｖｗに基づいて旋回判定をするので、実際に旋回が生じる前に旋回中と誤判定することはなかった。そして、実際に旋回が生じた直後には旋回開始を正しく判定することができた。
【００３１】
以上、左右前輪速度差に基づいて旋回判定をする場合について述べてきたが、第２実施例として、路面μの判定について応用した例を説明する。この実施例は、図７のフローチャートに従って実行される。
まず、左側の前後輪の車輪速度センサ７１，７３の検出信号ＳFL，ＳRLそれぞれ入力し（ステップ３１０）、車輪速度信号ＶFL，ＶRLに換算する（ステップ３２０）。そして、左前輪速度ＶFLから左後輪速度ＶRLを引いて前後輪速度差信号△Ｖｘ’を形成する（ステップ３３０）。続いて、この△Ｖｘ’に対して第１実施例と同じくカットオフ周波数５Ｈｚにてハイパスフィルタリング処理をかけ、２００ｍｓｅｃ以上の周期の低周波信号成分を除去した△Ｖｗ’に変換する（ステップ３４０）。
【００３２】
こうしてハイパスフィルタリング処理のされた信号△Ｖｗ’を設定値△Ｖｏ’と比較し（ステップ３５０）、△Ｖｗ’≧△Ｖｏ’になったときに路面μ判定条件になったものと判定し（ステップ３６０）、路面μを演算する（ステップ３７０）。本実施例では、路面μは、後輪速度の時間変化率から算出している。そして、算出された路面μに基づいてＡＢＳ制御の制御基準を切り換える（ステップ３８０）。なお、このステップ３６０〜３８０の処理はＡＢＳ制御が開始される前に１回だけ実行される。
【００３３】
こちらについても実車にて実験した結果を説明する。結果は図８に示す。
実験は、左前輪に小さい直径のタイヤを装着した車両を、乾燥路で７０ｋｍ／ｈにて直進走行させ、緩制動をかけるという手法を採用した。そして、車輪速度ＶFL，ＶRLと、速度差信号△Ｖｘ’＝ＶFL−ＶRLと、２００ｍｓｅｃ以上の周期の低周波信号成分を除去した信号△Ｖｗ’とをプロッタに出力してみた。
【００３４】
図示の様に、△Ｖｘ’にて路面μ演算タイミングになったか否かを判定すると、緩制動開始後早い時期に路面μを演算することとなり、実際よりも路面μが小さいものと判断されてしまう。しかし、フィルタ処理後のＶｗ’を用いて路面μ演算タイミングを判定すると、タイヤ直径の差に基づく前後輪速度差は無視されることとなり、正しい路面μを算出することができる。この結果、実際の路面μに対応したＡＢＳ制御特性に切り換えることができる。
【００３５】
このように、各実施例によれば、車輪速度差信号そのものではなく、これをハイパスフィルタ処理した結果に基づいて旋回の有無の判定や路面μ演算タイミングの判定をしているので、異径タイヤを装着されていても正しいＡＢＳ制御を実現することができる。しかも、低周波信号成分をカットオフする構成なので、定常的な速度差がどれだけのシフト量として速度差信号に影響を与えているかに関係なく、常に、異径タイヤ装着時の定常的な速度差を的確に無視することができる。もちろん、異径タイヤ装着時に限らず、極端に摩耗が進んだタイヤを装着した場合などにおける定常的な速度差も無視できることはいうまでもない。
【００３６】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々なる態様にて実施することができる。例えば対角車輪の速度差に基づいて各種判定をする装置としても実現できる。また、ＡＢＳではなくトラクション制御などにも応用できることはもちろんである。さらに、判定の内容としては左右輪速度差に基づく段差路通過判定や、スプリット路の跨ぎ走行判定など種々の状態を判定する技術に応用できることももちろんである。加えて、実施例ではハイパスフィルタを使用したが、バンドパスフィルタを使用して低周波信号成分を除去すると共にノイズ成分をも除去する構成としても構わない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の走行状態判定装置によれば、異径タイヤ装着時やタイヤの摩耗状態が異なる場合などにおいても、路面状態といった車両の走行状態を正確に判定することができる。特に、本発明の走行状態判定装置によれば、どの程度の異径タイヤが装着されているのかなどといったことを知るまでもなく、こうした異径タイヤ装着などに基づく定常的な車輪速度差を的確に無視して各種判定をすることができる点で、きわめて汎用性が高く、実施化に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の作用を示す説明図である。
【図３】 実施例のアンチスキッド制御装置を示すブロック図である。
【図４】 第１実施例における旋回判定を含んだアンチスキッド制御のフローチャートである。
【図５】 第１実施例における作用・効果を概念的に示す説明図である。
【図６】 第１実施例についての実験結果の説明図である。
【図７】 第２実施例における路面μ判定を含んだアンチスキッド制御のフローチャートである。
【図８】 第２実施例についての実験結果の説明図である。
【図９】 従来技術の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
２０・・・ブレーキペダル、２８・・・マスタシリンダ、３１〜３４・・・ホイールシリンダ、７１〜７４・・・車輪速度センサ、ＥＣＵ・・・電子制御回路、ＦＬ・・・左前輪、ＦＲ・・・右前輪、ＲＬ・・・左後輪、ＲＲ・・・右後輪。

Claims (2)

1. 車両の各車輪の速度を検出する車輪速度検出手段と、
   該車輪速度検出手段の検出結果から所定の車輪同士の速度差を表す車輪速度差信号を形成する速度差信号形成手段と、
   該速度差信号形成手段の形成した車輪速度差信号ΔＶｗ’を予め設定された設定値ΔＶｏ’と比較し、ΔＶｗ’≧ΔＶｏ’になったときに路面摩擦係数判定条件になったものと判定し、後輪速度の時間変化率から路面摩擦係数を演算し車両の走行状態として路面状態を判定する走行状態判定手段とを備えた走行状態判定装置において、
   前記速度差信号形成手段と走行状態判定手段との間に、前記車輪速度差信号から所定周波数以下の低周波信号成分を除去する信号成分調整手段を介在させたことを特徴とする走行状態判定装置。
2. 前記速度差信号形成手段は前車輪の速度と後車輪の速度の速度差を表す前後輪速度差信号を形成することを特徴とする走行状態判定装置。

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