JP5125669B2 - 四輪駆動車の車体速推定装置 - Google Patents
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Description
図1(A)は、本発明の車体速推定装置の好ましい実施形態が搭載される四輪駆動車を模式的に示している。同図に於いて、左右前輪12FL、12FRと、左右後輪12RL、12RRを有する車両10には、通常の態様にて、運転者によるアクセルペダル16a(図1(B))の踏込みに応じて前後輪に駆動力を発生する駆動装置16と、車両を操舵するためのステアリング装置(図示せず。)と、各輪に制動力を発生する制動装置とが搭載される。駆動装置16に於いては、図示の例では、ガソリン若しくはディーゼルエンジン、電動機又はこれらが差動歯車装置(図示せず)にて連結されてなるハイブリッド式の駆動ユニット18からの駆動トルク或いは回転駆動力が、トランスミッション(変速機)20を経て、トランスファ22へ伝達され、更に、前輪側デフ24及び後輪側デフ26を介して、前輪12FL、12FR及び後輪12RL、12RRへそれぞれ伝達される。なお、駆動装置16は、所謂パートタイム4WDシステムであり、通常走行時には、前輪又は後輪を駆動輪とする二輪駆動モード(前輪又は後輪のいずれを駆動輪とするものであってよい。)にて作動し、雪道や砂利道などの滑りやすい路面を走行するときなどに選択的に全輪が駆動輪となる四輪駆動モードにて作動する形式のものである。かくして、二輪駆動モードが選択されるときには、トランスファ22に於いて、トランスミッション20から伝達される回転は、後輪側プロペラシャフト28R(又は前輪側プロペラシャフト28F)のみに伝達されるが、四輪駆動モードが選択されるときには、トランスファ22に於いて、前輪側プロペラシャフト28Fと後輪側プロペラシャフト28Rとが機械的に直結され、トランスミッション20から伝達される回転がそれぞれのプロペラシャフト28F、Rに均等に伝達される(直結四輪駆動状態)。
図1(B)は、電子制御装置50にて実現される挙動制御装置及び車体速推定装置(車体速推定部50dと車輪速値Vwiを車体速推定部50dへ入力するための部分)の構成を制御ブロックの形式にて表したものである。なお、図示の制御装置の構成及び作動は、車両の運転中、電子制御装置50内のCPU等の処理作動に於いて実現されることは理解されるべきである。
アンダーステア状態量:US=(γt−γ)×signδ …(1a)
オーバーステア状態量:OS=(γ−γt)×signδ …(1b)
横滑り状態量:LS=w1・|Gy−γVx|+w2・∫|Gy−γVx|dt …(1c)
をそれぞれ算出する。ここで、signδは、操舵角の符号±1である。γtは、目標ヨーレートであり、操舵角δと車体速Vxとから、例えば、車両の旋回モデルにより下記の如く与えられるものであってよい。
γt=Vx・δ/N・L−Gy・kh・Vx …(2)
ここで、N、L、khは、それぞれ、ハンドル操舵角のギア比(δ/Nが前輪舵角になる)、ホイールベース、車両の旋回特性値(定数)である。また、(1c)のw1、w2は、重み係数である。なお、US状態量とOS状態量とは、負値になるときは、0とされる。上記の旋回状態量に於いて、US状態量は、実ヨーレートの大きさが目標ヨーレート(理論的に適正とされる値)の大きさを下回っている状態、つまり、アンダーステア状態の程度を表すものであり、OS状態量は、実ヨーレートの大きさが目標ヨーレートの大きさを上回っている状態、つまり、オーバーステア状態の程度を表すものである。LS状態量は、旋回中の車両の横滑り量の指標値であり、横滑り角を0に戻すために必要な(安定化)ヨーモーメントの大きさに相当する。
Sai=(Vx−Vwi)/Vx …(3)
により計算され、Sai=Siの状態が達成されるようブレーキ圧Pbiを調節する制御指令(回路内の種々の弁、ポンプに対する指令)を油圧回路46へ与え、各輪の制動装置(ホイールシリンダ)を作動する(車輪スリップ制御)。[典型的には、挙動を修正するのに必要十分なヨーモーメントを発生させるのではなく、旋回状態量がそれぞれの閾値を越えたときに、旋回状態量の大きさに応じて適当な量のヨーモーメントを発生させる方向に各輪スリップ率を配分制御し、フィードバック制御により各旋回状態量が所定値以下に落ち着くようスリップ率が調節される。]また、上記の旋回状態量が0より大きいときには、車両に於いて旋回に必要な横力を発生することができないか、或いは、後輪のタイヤ力が限界に達している可能性があるので、車体速を低減して、旋回に必要な横力を低減し、車両挙動の安定化が図られる。かかる作動に於いては、典型的には、エンジン(電動機若しくは駆動ユニット)の出力トルクを制御する駆動制御装置50cに対して、トルクダウン率(駆動トルクの低減率)Tdが指示され、これに応答して、駆動制御装置50cがエンジンの出力トルクを制限又は低減させる。
(車体速推定処理の基本構成)
上記の車体速推定部50dに於いては、四輪駆動モードのときには、全輪が駆動装置と作動的に連結されており、いずれの車輪に於いてもスリップが存在する可能性がある。従って、この場合、通常は、挙動制御による制動力が付与されていない車輪の車輪速値のうちの最低値が車体速推定値として選択される。即ち、車体速推定値Vxeは、
Vxe=Min(VwFR,VwFL,VwRR,VwRL) …(4)
により与えられる。なお、Minは、括弧内の数値の最低値を選択する演算子である(下から二番目の値が採用される場合もある。)。しかしながら、車両が四輪駆動モードにて走行中に前記の挙動制御が実行され、或る特定の車輪に制動力が付与されるときには、その制動力の付与された車輪、即ち、制御輪は、スリップが発生していることとなるので、車体速推定値Vxeは、制動力の付与されていない非制御輪の車輪速値のみから選択される。即ち、
Vxe=Min(VwFR非制御,VwFL非制御,VwRR非制御,VwRL非制御)…(4a)
ここで、“非制御”の表記は、対応する車輪が非制御輪であるときのみ、選択可能であることを示している。なお、挙動制御の形式にもよるが、典型的な車両の旋回時の挙動制御の例では、旋回外輪と両後輪が制御輪となる。その場合は、
Vxe=Vwf_in …(4b)
により、車体速推定値Vxeが与えられる。
しかしながら、既に触れた通り、四輪駆動装置が直結四輪駆動状態にあるときに、前輪又は後輪に於いて、左右輪の片側だけに車輪スリップ制御による制動力が付与される場合、その制御輪の左右反対の側の車輪の車輪速が車体速に比して相対的に高くなる現象が発生し、これにより、車体速推定値が過大になることが見出された。
ωFR>ωFL 及び ωRR>ωRL …(5)
ここで、ωiは、各輪のアクスルシャフトの回転速である。このとき、四輪駆動装置が直結四輪駆動状態にある場合には、前輪側プロペラシャフト28Fと後輪側プロペラシャフト28Rとは、機械的に連結され、プロペラシャフト間で回転滑りがない状態なので、それぞれの回転速ωF、ωRとの間には、
ωF=ωR …(6)
が成立し、各デフ24、26により各輪のアクスルシャフトに伝達された回転速ωiに於いては、常に、
ωFR+ωFL=ωRR+ωRL …(7)
が成立する。
(ωFR−Δ)+(ωFL+Δ)=ωRR+ωRL …(7a)
[実際の車両に於いて、旋回外前輪に制動力が付与されると、車両全体が減速され、両後輪の車輪速も低下する。しかしながら、旋回外前輪で発生する制動力の作用が、車両の減速及び両後輪の車輪速の低下に反映されるまでの時間に、旋回内前輪の回転速が増大する。]
上記の如く、四輪駆動装置が四輪駆動モードにあるときにVSCのための車輪スリップ制御が実行されている際には、制御輪の車輪速が低下する一方で、非制御輪の車輪速が増大することとなり、非制御輪の車輪速値が実際の車体速から乖離するので、車体速推定処理に際しては、結局、制御輪だけでなく、非制御輪の車輪速値もそのままでは精度の良い車体速推定値として採用できない。そこで、本発明の実施形態では、車両が四輪駆動モードにて走行中に車輪スリップ制御が開始されるときには、車体速推定値Vxeに於いて、図3(A)中の車輪速Vwf_inが車体速Vxを上回る量(以下、「非制御輪車輪速増分」とする。)が反映されないように、車体速推定値を与える式(4a)〜(4b)が修正される。
Vwf_in*=Min(dVwf_in,dVupper)×dt+Vwf_in*(前回値)
…(8a)
ここで、dVwf_inは、所定時間dt(例えば、1制御サイクル時間)当たりのVwf_inの変化量であり、Vwf_in*(前回値)は、所定時間dt前のVwf_in*の値である。また、dVupperは、変化率の上限値であり、典型的には、dVupper=0に設定される。かくして、式(8a)によれば、dVwf_in>dVupperとなるときには、Min演算子により、dVupperが選択され、これにより、制限付き車輪速値Vwf_in*が増大することが回避される。或いは、制限付き車輪速値Vwf_in*の算出に於いて、Vwf_inの変化率が過剰に負側に変位することを回避するために、制限付き車輪速値Vwf_in*は、好ましくは、
Vwf_in*=Mid(dVlower,dVwf_in,dVupper)×dt+Vwf_in(前回値)
…(8b)
により算出される。ここで、dVlowerは、変化率の下限値であり、Midは、括弧内の数値から中間の値を選択する演算子である。dVlowerは、図4に例示のマップの如く、旋回状態量の大きさが大きくなるほど絶対値が大きくなるよう可変に設定されてよい(旋回状態量の大きさと伴にdVlowerの絶対値を大きくするのは、旋回状態量が大きいほど、挙動制御により要求される車両の減速度が大きくなることに対応したものである。)。上記の式(8a)又は(8b)により与えられる制限付き車輪速値Vwf_in*は、その式から容易に理解される如く、制御開始後、車輪速値Vwf_inが増大しても制御開始時の値(車体速Vxに略一致した値)を保持し、車輪速値Vwf_inが減少に転ずると、それとともに低減することとなり、従って、車輪速値Vwf_inから非制御輪車輪速増分の殆どを除去した値となる。
Vxe=Min(VwFR非制御,VwFL非制御,VwRR非制御,VwRL非制御,Vwf_in*)…(9a)
又は
(制御輪が三輪のとき)
Vxe=Vwf_in* …(9b)
によって与えられ、前記の式(4a)又は(4b)に比して、より真の車体速値に近い車体速推定値Vxが与えられることとなる。
(a)駆動モード=四輪駆動モード
(b)目標スリップ率Si>所定値
(c)路面摩擦係数推定値μ>所定閾値
(d)上限速度>車体速度>下限速度
(e)ブレーキ踏込量θb=0
そして、上記の条件が全て成立しているとき、車体速推定処理の構成が式(8a)又は(8b)及び式(9a)又は(9b)を用いる構成に切り換えられる。
(b)目標スリップ率Siが所定値を超えないときには、車輪スリップ制御自体が実行されていないか、制御輪に付与される制動力が小さく、非制御輪の車輪速の増加が問題にならないためである。
(c)路面摩擦係数が所定閾値を下回るときには、タイヤがスリップしやすく、旋回外前輪等に制動力が付与された際に両後輪がスリップし、旋回内前輪の車輪速の増加が生じないためである。
(d)車体速度が上記範囲外にあるときは、車輪速に基づく車体速推定の精度自体が別の理由で低下するためである。
(e)運転者がブレーキペダルを踏込み、制動操作を行った場合、全輪に制動力が発生し、非制御輪の車輪速の増加が生じないためである。なお、この場合、非制御輪の車輪速値がそのまま車体速推定値とされてよい(式(4a)又は(4b))。
16…四輪駆動装置
18…駆動装置(エンジン又はモーター)
22…トランスファ
24、26…前輪側デフ、後輪側デフ
28F、28R…前輪側プロペラシャフト、後輪側プロペラシャフト
30FL〜RR…車輪速センサ
40…制動装置
42FL〜RR…各輪ホイールシリンダ
50…電子制御装置
Claims (9)
- 四輪駆動装置を有する車両の車体速値を車輪速値に基づいて推定する車体速推定装置であって、前記車両の各輪の車輪速値を取得する車輪速取得部と、前記車両の各輪のうちの少なくとも一つの車輪に制動力を付与する車輪スリップ制御が実行される際には前記制動力が付与されない車輪の車輪速値を用いて前記車両の車体速推定値を決定する車体速推定部とを含み、前記制動力が前記車両の少なくとも一対の左右の車輪のうちの一方に付与されるとき、前記車体速推定部にて決定される前記車体速推定値に於ける前記制動力が付与されない前記少なくとも一対の左右の車輪のうちの他方の車輪速値の増大側の変化量の寄与が低減されることを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記少なくとも一部の車輪に付与される前記制動力が所定値より大きいとき、前記車体速推定値に於ける前記制動力が付与されない車輪の車輪速値の増大側の変化量の寄与が低減されることを特徴とする装置。
- 請求項1又は2の装置であって、前記四輪駆動装置が直結四輪駆動状態にあり且つ前記車両の挙動制御により前記車両の少なくとも一対の左右の車輪のうちの一方に選択的に制動力が付与されるとき、前記車体速推定値に於ける前記制動力が付与されない車輪の車輪速値の増大側の変化量の寄与の低減が、前記車体速推定値の決定に於いて、前記一対の左右の車輪のうちの他方の車輪速値に於ける増大側の変化量を低減して得られる値を用いることにより為されることを特徴とする装置。
- 請求項1乃至3の装置であって、前記車体速推定値に於ける前記制動力が付与されない車輪の車輪速値の増大側の変化量の寄与の低減が、前記制動力が付与されない車輪のうちの少なくとも一つの車輪速値の変化率が所定の上限値を超えるときに該変化率を前記所定の上限値に設定することにより為されることを特徴とする装置。
- 請求項1乃至4の装置であって、前記制動力が付与されない車輪の車輪速値のうちから選択された値が前記車体速推定値として決定され、前記選択された車輪速値がその増大側の変化量の寄与が低減された値であることを特徴とする装置。
- 請求項1乃至5の装置であって、前記制動力が前記少なくとも一部の車輪に付与されるとき、前記車体速推定値に於ける前記制動力が付与されない車輪の車輪速値の増大側の変化量の寄与が無視されることを特徴とする装置。
- 請求項4又は請求項4を引用する請求項5乃至6の装置であって、前記変化率が所定時間に於ける前記車輪速の変化量であり、該変化率が前記所定の上限値を超えるとき、該変化率に対応する前記車体速推定値の決定に用いられる前記車輪の車輪速値が前記所定の上限値に前記所定時間を乗じて与えられることを特徴とする装置。
- 請求項1乃至7の装置であって、前記四輪駆動装置が直結四輪駆動状態にあり且つ前記車両の挙動制御により前記車両の少なくとも一対の左右の車輪のうちの一方に選択的に制動力が付与されるとき、前記車体速推定値が前記制動力が付与されない車輪の車輪速値と前記少なくとも一対の左右の車輪のうちの他方の車輪速値からその増大側の変化量を低減して得られる値とのうち最も低い値に決定されることを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記車体速推定値に於ける前記制動力が付与されない車輪の車輪速値の増大側の変化量の寄与の低減が、前記車体速推定値の変化率が所定の上限値を超えるときに該変化率を前記所定の上限値に設定することにより為されることを特徴とする装置。
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