JP5720901B2 - 車両用トラクション制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車等のように、コーナリング時に車体を傾斜させた状態で走行する車両のトラクションを制御するトラクション制御装置に関するものである。

自動二輪車が車体を傾斜させて走行している状態で、過剰なブレーキ操作が行われて減速度が限界値を超えると、車輪がロックしてトラクションがかからなくなり、車輪が横滑りをしたり、車体が転倒したりする危険がある。自動二輪車が車体を傾斜させて走行している際に、横滑りが生じたり、転倒したりするのを防止するために、特許文献１に示されているような滑り防止制御装置が提案されている。

特許文献１に示された滑り防止制御装置では、自動二輪車の車体の傾斜角を検出する検出手段を設けるとともに、減速度が横滑りを生じさせる危険な値に達しているか否かの判定を行うためのしきい値を車体の傾斜角に対して設定しておいて、二輪車が車体を傾斜させてコーナリングを行っている際に、車体の傾斜角がしきい値以上になったときに、アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）の油圧回路の圧力を調整する調整器を制御して、車輪に働くブレーキ力をリリースする（ブレーキ力を弱めるか又はブレーキを開放する）ことにより、減速度が限界値を超えるのを防ぐようにしている。

特開平７−２０７７号公報

コーナリング中にブレーキ操作が行われた際に、減速度がしきい値を超えたときにＡＢＳにリリース指令を与えて、ブレーキ力をリリースすることにより、トラクションが喪失するのを防ぐトラクション制御を行う場合、そのしきい値の最適値は、運転の熟練度等により大きく異なる。運転者が初心者である場合には、コーナリング時に横滑りが生じる危険がある限界値ぎりぎりの値に減速度を保つように、車体を倒す（傾斜させる）運転操作とブレーキ操作とをうまく連携させて行うことはできないため、コーナリング時の運転操作が的確でない場合でも、横滑りを生じさせないようにするために、減速度のしきい値を限界値よりも小さめの値に設定して、減速度が限界値に達する前にブレーキ力をリリースするようにしておく必要がある。これに対し、運転者がレーサーのような熟練者である場合には、コーナを高速で走り抜けるために、コーナリング時に意図した上で、減速度を横滑りが生じる限界値ぎりぎりの値に保つように、車体を倒す操作とブレーキ操作とを行うことがあるため、運転者に意図した通りの運転を行わせるためには、減速度が限界値ぎりぎりの値に近づくまでブレーキ力をリリースしないように、減速度のしきい値を大きめの値に設定しておく必要がある。

特許文献１に示されているように、単に車体の傾斜角がしきい値以上であるか否かの判定を行うだけで、ＡＢＳによるブレーキ力の制御を行わせるようにした場合には、運転の初心者の安全を守り、しかも熟練者による高度なテクニックを駆使した運転を許容するようなトラクション制御を行うことが困難である。例えば、傾斜角に対するしきい値を熟練した運転者に合わせて設定した場合には、初心者が運転を行った場合に、コーナリング時に横滑りが生じるのを排除することができない。また傾斜角に対するしきい値を運転の初心者に合わせて設定した場合には、熟練者がコーナリング時に意図した上で強いブレーキングを行おうとした場合に、その意図にかなった運転を許容することができない。

本発明の目的は、コーナリング時に初心者の安全を確保しつつ、熟練度が高い運転者の高度なテクニックを駆使した運転を許容することができるようにした車両のトラクション制御装置を提供することにある。

本発明は、ＡＢＳ（アンチロックブレーキングシステム）を備え、コーナリング時に車体を傾斜させた状態で走行する車両のトラクションを制御するトラクション制御装置を対象とする。

本発明においては、車体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、傾斜角検出手段が検出している車体の傾斜角の時間的変化率を傾斜角変化率として演算する傾斜角変化率演算手段と、傾斜角変化率の大きさと比較する判定値を傾斜角検出手段により検出された車体の傾斜角に対して演算する判定値演算手段と、傾斜角検出手段により検出された車体の傾斜角の変化から車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたことが検出され、かつ傾斜角変化率の大きさが判定値以上であるときに車輪に働くブレーキ力をリリースするようにＡＢＳのブレーキ力調整手段を制御するＡＢＳ制御手段とを設けた。上記判定値は、検出された車体の傾斜角が小さいときに大きい値をとり、検出された傾斜角が大きいときに小さい値をとるように演算される。

上記のように構成すると、車体の傾斜角が小さく、横滑りが生じる危険性が少ない領域では、車体の倒れ込みが早い（車体を素早く倒す）運転が行われてもブレーキ力をリリースしないようにすることができ、また車体の傾斜角が大きく、横滑りが生じる危険が大きい領域では、車体の倒れ込みが遅い運転が行われた場合でもブレーキ力をリリースすることができるため、コーナリング時に初心者の安全を確保しつつ、熟練度が高い運転者の高度なテクニックを駆使した運転を許容することができる。

本発明の好ましい態様では、傾斜角検出手段が検出している車体の傾斜角を一定時間毎に読み込んで、前回読み込んだ傾斜角θ1 と今回読み込んだ傾斜角θ0 との差をとることにより傾斜角変化率を演算するように傾斜角変化率演算手段を構成する。この場合、判定値演算手段は、前回検出された傾斜角θ1 に対して判定値を演算するように構成してもよく、今回検出された傾斜角θ0 に対して判定値を演算するように構成してもよい。

前回検出された傾斜角θ1 に対して判定値を演算した場合、その判定値は、ある角度θ1 から一定時間の間にどの程度の勢いで車体を倒したら横滑りが生じる危険があるのかを判定するための指標としての意味合いを持つ。これに対し、今回検出された傾斜角θ0 に対して判定値を演算するようにした場合、その判定値は、一定時間の間にどの程度の勢いで車体を傾斜させると、傾斜角がある角度に達したときに横滑りが生じる危険があるのかを判定するための指標としての意味合いをもつ。このように、前回検出された傾斜角θ1 に対して判定値を演算した場合と、今回検出された傾斜角θ0 に対して判定値を演算した場合とでは、演算された判定値がもつ意味合いが多少異なるが、何れの演算の仕方で判定値を求めても、制御により得られる効果は同じである。

本発明によれば、車体の傾斜角を検出して、検出した車体の傾斜角の時間的変化率を傾斜角変化率として演算するとともに、検出された車体の傾斜角が小さいときに大きい値をとり、検出された傾斜角が大きいときに小さい値をとる判定値を検出された車体の傾斜角に対して演算して、車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたことが検出され、かつ傾斜角変化率の大きさが判定値以上であるときに車輪に働くブレーキ力をリリースするようにＡＢＳのブレーキ力調整手段を制御するので、車体の傾斜角が小さく、横滑りが生じる危険性が少ない領域では、車体の倒れ込みが早い運転が行われてもブレーキ力をリリースしないようにすることができ、また車体の傾斜角が大きく、横滑りが生じる危険が大きい領域では、車体の倒れ込みが遅い場合運転が行われた場合でもブレーキ力をリリースすることができる。従って本発明によれば、コーナリング時に初心者の安全を確保しつつ、熟練度が高い運転者の高度なテクニックを駆使した運転を許容することができるという利点が得られる。

本発明の一実施形態の構成を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施形態において、傾斜角変化率と比較する判定値を車体の傾斜角に対して演算する際に用いる判定値演算用テーブルの構成例を示したテーブルチャートでる。 本発明の一実施形態において、傾斜角変化率演算手段と判定値演算手段とＡＢＳ制御手段とを構成するためにＥＣＵのマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態において、傾斜角変化率演算手段と判定値演算手段とＡＢＳ制御手段とを構成するためにＥＣＵのマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムの他の例を示したフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、コーナリング時に車体を傾斜させた状態で走行する車両のトラクションを制御するトラクション制御装置を対象とする。以下に示す実施形態では、車両が、エンジン又は電動機で駆動輪（通常は後輪）を駆動する自動二輪車であるとする。

図１は本発明の一実施形態の構成を概略的に示したもので、同図において、１は自動二輪車の駆動輪を駆動する駆動源（エンジン又はモータ）や、ブレーキ等を制御するために車体に搭載されたＥＣＵ（マイクロプロセッサを備えた電子式制御装置）、２はブレーキング時に車輪がロックしてスリップするのを防ぐために、車輪の減速度が所定値（車輪がロックしてスリップを生じる危険がある値）に達したときに車輪に作用するブレーキ力をリリースする制御を行うアンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）、３は車体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段である。

アンチロックブレーキングシステム２は、ブレーキ力リリース指令が与えられたときに、車輪に与えるブレーキ力をリリースするための調整動作を行うブレーキ力調整手段と、ブレーキング時に車輪の減速度が、車輪をロックさせてスリップを生じさせるおそれがある値に達したときに、ブレーキ力調整手段にブレーキ力リリース指令を与える制御部とを備えたもので、自動二輪車にも搭載されている。油圧式ブレーキを採用した車両の場合、ブレーキ力調整手段は、例えば、運転者がブレーキレバーやブレーキペダルを操作したときに油圧回路を通してブレーキギャリバに与えられる油圧を調整する圧力調整器により構成される。

傾斜角検出手段３は、車体の傾斜角を検出する手段である。自動二輪車の車体の傾斜角は、非操舵輪（通常は後輪）の回転中心軸線と直角な平面が垂直面（水平面に対して直角な平面）に対してなす角度である。車体の傾斜角は、車体に取り付けた一軸加速度センサ乃至は三軸加速度センサや、リニア傾斜角センサ等により検出することができる。傾斜角検出手段３は、微小時間間隔で（例えば１００［msec］の間隔で)ＥＣＵ１から検出指令が与えられたときに、センサの出力から車体の傾斜角を演算して、演算した傾斜角をＥＣＵ１のレジスタに転送する。

ＥＣＵ１は、マイクロプロセッサに所定の処理を行わせることにより、傾斜角変化率演算手段１０１と、判定値演算手段１０２と、ＡＢＳ制御手段１０３とを実現する。自動二輪車に搭載される実際のＥＣＵには、必要に応じて、エンジンやモータ等の駆動源を動作させるために必要な駆動回路（点火回路、インジェクタ駆動回路、モータ駆動回路等）や、該駆動回路を制御する制御手段（点火時期制御手段、燃料噴射制御手段、モータ制御手段等）や、バッテリの充電を制御する制御手段等の各種の回路や制御手段が設けられるが、これらの図示は省略されている。

傾斜角変化率演算手段１０１は、傾斜角検出手段３が検出している車体の傾斜角の時間的変化率を傾斜角変化率として演算する手段である。この傾斜角変化率演算手段は、傾斜角検出手段が検出している車体の傾斜角を一定な微小時間毎に（例えば１００［msec］毎に）読み込む手段と、前回読み込んだ傾斜角θ1 と今回読み込んだ傾斜角θ0 との差を傾斜角変化率ｄθ［deg/sec］として演算する手段とにより構成することができる。

判定値演算手段１０２は、傾斜角変化率演算手段１０１により演算された傾斜角変化率の大きさ（絶対値）と比較する判定値Δθ［deg/sec］を、傾斜角検出手段３により検出された車体の傾斜角に対して演算する手段である。この判定値演算手段１０２は、車体の傾斜角（θ1 又はθ0 ）と判定値Δθとの間の関係を与える判定値演算用テーブルを検索して補間演算を行う手段により構成することができる。

図２は、判定値演算用テーブルの一例を示したもので、この例では、車体の傾斜角θ1と判定値Δθとの関係を与えるように構成されている。本発明においては、検出された車体の傾斜角が小さいときに大きい値をとる判定値Δθが演算され、検出された傾斜角が大きいときに小さい値をとる判定値Δθが演算されるように、判定値演算用テーブルが作成されている。判定値演算用テーブルを構成するデータは、実験的に求めて、マイクロプロセッサに設けられた不揮発性メモリ（ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等）に記憶させておく。

ＡＢＳ制御手段１０３は、傾斜角検出手段３により検出された車体の傾斜角の変化から車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたことが検出され、かつ傾斜角変化率演算手段１０１により演算された傾斜角変化率ｄθの大きさ（絶対値）が判定値Δθ以上であるときに、車輪に働くブレーキ力をリリースするようにＡＢＳ２のブレーキ力調整手段に制御信号を与える手段である。

図３を参照すると、傾斜角変化率演算手段１０１と、判定値演算手段１０２と、ＡＢＳ制御手段１０３とを構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムの一例が示されている。

図３に示した処理は、一定の微小時間毎に（例えば１００[msec]毎に）実行される。この処理が開始されると、先ずステップ００１で傾斜角検出手段３に検出指令を与えて車体の傾斜角の検出を行わせ、検出された車体の傾斜角を今回検出された傾斜角θ0 としてメモリに記憶させる。次いでステップ００２において、前回検出されてメモリに記憶されている車体の傾斜角θ1 から今回検出された車体の傾斜角θ0 を減じる演算を行うことにより、傾斜角の時間的変化率（１００msecの間に生じた変化量）を傾斜角変化率ｄθとして演算してメモリに記憶させる。

傾斜角変化率ｄθを演算した後、ステップ００３に移行して、演算された傾斜角変化率ｄθが負であるか否か（車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたか否か）を判定する。その結果、傾斜角変化率ｄθが負であると判定された場合（車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたと判定された場合）には、ステップ００４に進んで、前回検出された車体の傾斜角θ1 に対して図２に示された判定値演算用マップを検索して補間演算を行うことにより、判定値Δθを演算する。次いでステップ００５において、傾斜角変化率ｄθの絶対値 が判定値Δθ以上であるか否かを判定する。その結果、傾斜角変化率ｄの絶対値が判定値Δθ以上であると判定されたときには、ステップ００６に進んでＡＢＳ２のブレーキ力調整手段にブレーキ力リリース指令を与え、車輪に作用するブレーキ力を弱めるか又は零にする。その後、ステップ００７で今回検出された車体の傾斜角θ0 を前回検出された車体の傾斜角θ1 を記憶するメモリに記憶させ、この処理を終了する。

ステップ００３において、傾斜角変化率ｄθが負でないと判定された場合（車体の傾斜角に変化がないか、又は車体の傾斜角を減少させる運転操作が行われたと判定された場合）には、ステップ００７に移行して、今回検出された車体の傾斜角θ0 を前回検出された車体の傾斜角θ1 を記憶するメモリに記憶させた後、この処理を終了する。ステップ００５において、傾斜角変化率θ1 が判定値Δθ以上でないと判定されたときにも、ステップ００７に移行して、今回検出された車体の傾斜角θ0 を前回検出された車体の傾斜角θ1 を記憶するメモリに記憶させた後、この処理を終了する。

図３に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ００１と００２により傾斜角変化率演算手段１０１が構成され、ステップ００４により判定値演算手段１０２が構成される。またステップ００３，００５及び００６により、ＡＢＳ制御手段１０３が構成される。

上記の実施形態では、前回検出した車体の傾斜角θ1 から今回検出した車体の傾斜角θ0 を減じることにより傾斜角変化率を求めるようにしたが、本発明においては、前回読み込んだ傾斜角θ1 と今回読み込んだ傾斜角θ0 との差をとることにより傾斜角変化率を演算するようにすればよく、今回読み込んだ傾斜角θ0から前回読み込んだ傾斜角θ1 を減じることにより、傾斜角変化率ｄθ（＝θ0 −θ1 ）を演算するようにしてもよい。今回読み込んだ傾斜角θ0から前回読み込んだ傾斜角θ1 を減じることにより、傾斜角変化率ｄθ（＝θ0 −θ1 ）を演算する場合には、図２のステップ００３において、傾斜角変化率ｄθが正であるか否か（ｄθ＞０？）の判定を行わせる。

上記の実施形態によると、車体の傾斜角が小さく、横滑りが生じる危険性が少ない領域では、傾斜角変化率ｄθと比較する判定値Δθの値を大きくしてあるため、車体の倒し込みが速い（傾斜角変化率が大きい）運転が行われてもブレーキ力をリリースしないようにすることができる。また車体の傾斜角が大きく、横滑りが生じる危険が大きい領域では、車体の倒し込みが遅い（傾斜角変化率が小さい）運転が行われた場合でもブレーキ力をリリースすることができるため、コーナリング時に初心者の安全を確保することができる。従って、上記の実施形態によれば、コーナリング時に初心者の安全を確保しつつ、熟練度が高い運転者の高度なテクニックを駆使した運転を許容することができる。

図３に示した例では、車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたか否かの判定を、傾斜角変化率ｄθの符号から判定するようにしたが、図４に示したように、傾斜角変化率ｄθの演算を行う前に、θ0 とθ1 との大小関係から車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたか否かの判定を行わせるようにしてもよい。

図４に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ００１で傾斜角θ0 を読み込んだ後、ステップ００２で今回読み込んだ傾斜角θ0 が前回読み込んだ傾斜角θ1 よりも大きいか否かを判定する。その結果、今回読み込んだ傾斜角θ0 が前回読み込んだ傾斜角θ1 よりも大きいと判定された場合（車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたと判定された場合）には、ステップ００３で、前回読み込まれてメモリに記憶されている車体の傾斜角θ1 から今回読み込んだ車体の傾斜角θ0 を減じる演算を行うことにより、傾斜角の時間的変化率（１００msecの間に生じた変化量）を傾斜角変化率ｄθとして演算してメモリに記憶させる。

次いで、ステップ００４で、前回検出された車体の傾斜角θ1 に対して図２に示された判定値演算用マップを検索して補間演算を行うことにより、判定値Δθを演算し、ステップ００５において、傾斜角変化率ｄθの絶対値 が判定値Δθ以上であるか否かを判定する。その結果、傾斜角変化率ｄθの絶対値が判定値Δθ以上であると判定されたときには、ステップ００６に進んでＡＢＳ２のブレーキ力調整手段にブレーキ力リリース指令を与え、車輪に作用するブレーキ力を弱めるか又は零にする。次いでステップ００７で今回検出された車体の傾斜角θ0 を前回検出された車体の傾斜角θ1 を記憶するメモリに記憶させ、この処理を終了する。ステップ００５において、傾斜角変化率ｄθが判定値Δθ以上でないと判定されたときにも、ステップ００７に移行して、今回検出された車体の傾斜角θ0 を前回検出された車体の傾斜角θ1 を記憶するメモリに記憶させた後、この処理を終了する。

ステップ００２において、今回読み込んだ傾斜角θ0 が前回読み込んだ傾斜角θ1 よりも大きくないと判定された場合（車体の傾斜角が変化していないか、又は傾斜角を減少させる運転操作が行われたと判定された場合）には、ステップ００２ないし００６の処理を行うことなく、ステップ００７に移行して、今回検出された車体の傾斜角θ0 を前回検出された車体の傾斜角θ1 を記憶するメモリに記憶させた後、この処理を終了する。

図４に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ００１と００３により傾斜角変化率演算手段１０１が構成され、ステップ００４により判定値演算手段１０２が構成される。またステップ００２，００５及び００６により、ＡＢＳ制御手段１０３が構成される。

上記の実施形態では、車体に取り付けた加速度センサ等のセンサの出力から車体の傾斜角を求める演算を、傾斜角検出手段３で行わせるとしたが、車体に取り付けた加速度センサ等のセンサの出力をＥＣＵ１内のマイクロプロセッサに読み込んで、ＥＣＵ内のマイクロプロセッサにより車体の傾斜角の演算を行わせるようにしてもよい。この場合には、車体に取り付けた加速度センサ等のセンサと、ＥＣＵ１内のマイクロプロセッサにより構成されれる傾斜角演算手段とにより傾斜角検出手段３が構成される。

本発明は、特にコーナリング時に車体を垂直面に対して傾斜させた際に、車輪が垂直面に対して傾斜した状態になる車両に有効である。コーナリング時に車体を傾斜させると車輪も傾斜する車両としては、自動二輪車の他、駆動源を搭載した一輪車や、３以上の車輪を一列に配置（インライン配置）した車体に駆動輪を駆動する駆動源を搭載した車両などが考えられる。駆動源を搭載した一輪車としては、運転者の座席と車輪を駆動する駆動源とを搭載したフレームを、ハブ及びスポークを有しない車輪の内側に配置して、該フレームに車輪のリムを回転自在に支持した構造を有するもの（運転者が車輪の内側に着座した状態で運転を行う形式のもの）が知られている。

本発明は、エンジンやモータにより駆動される自動二輪車等の車両を生産する産業分野で利用することができる。

１ ＥＣＵ
１０１ 傾斜角変化率演算手段
１０２ 判定値演算手段
１０３ ＡＢＳ制御手段
２ ＡＢＳ（アンチロックブレーキングシステム）
３ 傾斜角検出手段

Claims (3)

1. ＡＢＳ（アンチロックブレーキングシステム）を備え、コーナリング時に車体を傾斜させた状態で走行する車両のトラクションを制御するトラクション制御装置において、
   前記車体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
   前記傾斜角検出手段が検出している車体の傾斜角の時間的変化率を傾斜角変化率として演算する傾斜角変化率演算手段と、
   前記傾斜角変化率の大きさと比較する判定値を前記傾斜角検出手段により検出された車体の傾斜角に対して演算する判定値演算手段と、
   前記傾斜角検出手段により検出された車体の傾斜角の変化から前記車体の傾斜角を増大させる運転操作が行われたことが検出され、かつ前記傾斜角変化率の大きさが前記判定値以上であるときに前記車輪に働くブレーキ力をリリースするように前記ＡＢＳのブレーキ力調整手段を制御するＡＢＳ制御手段と、
   を具備し、
   前記判定値は、検出された車体の傾斜角が小さいときに大きい値をとり、検出された傾斜角が大きいときに小さい値をとるように演算されること、
   を特徴とする車両のトラクション制御装置。
2. 前記傾斜角変化率演算手段は、前記傾斜角検出手段が検出している車体の傾斜角を一定時間毎に読み込んで、前回読み込んだ傾斜角θ1 と今回読み込んだ傾斜角θ0 との差をとることにより前記傾斜角変化率を演算するように構成され、
   前記判定値演算手段は、前回検出された傾斜角θ1 に対して前記判定値を演算するように構成されている請求項１に記載の車両のトラクション制御装置。
3. 前記傾斜角変化率演算手段は、前記傾斜角検出手段が検出している車体の傾斜角を一定時間毎に読み込んで、前回読み込んだ傾斜角θ1 と今回読み込んだ傾斜角θ0 との差をとることにより前記傾斜角変化率を演算するように構成され、
   前記判定値演算手段は、今回検出された傾斜角θ0 に対して前記判定値を演算するように構成されている請求項１に記載の車両のトラクション制御装置。

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