JP5850664B2 - 前後加速度推定装置 - Google Patents

Description

この発明は、加速度センサで検出した車両の前後加速度から重力加速度の影響を除く補正を行う前後加速度推定装置に関する。

車両では様々な車体姿勢制御を行うため、各種のセンサが用いられる。当該センサの中には、車両の前後加速度を検出する加速度センサ（以下「Ｇセンサ」ともいう。）が存在する。Ｇセンサによる前後加速度の検出値（以下「前後加速度検出値」又は「前後Ｇ検出値」という。）は、例えば、路面摩擦係数μ又は路面状態の推定の演算に用いられる（特許文献１）。

特許文献１では、急制動時における前後Ｇセンサ５の検出値に基づいて、低μ、高μ又は中μのいずれであるかを推定する（図３５、［０１１９］）。

また、推定された路面摩擦係数μ又は路面状態は、例えば、サスペンションの減衰力特性制御（特許文献１）や、車輪のロックを防止するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）に関する制御（特許文献２）に用いられる。

特許文献２では、車体速度（ＶＲ０）と、所定の路面摩擦係数（μ）と、所定の定数（ａ）とに基づいて目標車輪速度（ＶＷｔ）を算出する（［００３６］、［００３７］、［００５５］）。そして、車輪速度が目標車輪速度になるように、各車輪のブレーキトルク（Ｔ）を制御する（［００３８］〜［００４２］、［００５６］〜［００６０］）。

特開平１１−００５４２１号公報 特開２００９−２７４５８２号公報

上記のように、特許文献１では、急制動時の前後Ｇ検出値を用いて路面状態（低μ、高μ又は中μ）を推定するが、加速度センサの前後Ｇ検出値には路面の傾きや車両の傾きの成分が含まれてしまうため、特許文献１の方法では、前後Ｇ検出値の精度又は路面状態の推定精度に改善の余地がある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、車両の前後加速度又は路面摩擦係数若しくは路面状態の推定精度を向上させることが可能な前後加速度推定装置を提供することを目的とする。

この発明に係る前後加速度推定装置は、車両の前後加速度を検出する加速度センサと、加速操作又は減速操作が開始されたか否かを判定する加減速操作判定手段と、前記加速度センサにより検出された前記車両の前後加速度を取得して前記車両の前後加速度の補正値を演算する加速度推定手段と、を備え、前記加速度推定手段は、前記加速操作又は減速操作が開始されるまでは、前記加速度センサにより検出された前記車両の前後加速度の補正を行わず、前記加減速操作判定手段により前記加速操作又は減速操作が開始されたと判定されたとき、前記加速度センサにより検出された前記車両の前後加速度を取得し、取得した前記加速操作又は減速操作の開始時点における前記加速度センサの検出値と、その後の前記加速度センサの検出値との差を前記車両の前後加速度の補正値として演算し、前記車両の前後加速度の推定値として、前記加速操作又は減速操作の間、繰り返し算出することを特徴とする。

この発明によれば、例えば、重力加速度の成分を除いた車両の前後加速度（前後Ｇ）を推定することが可能となる。従って、車両の減速時又は加速時における前後Ｇに基づく制御のうち重力加速度の影響を除くことが好ましい制御（例えば、路面摩擦係数μの推定やＡＢＳ制御）を高精度に行うことが可能となる。

例えば、車両が下り坂にある場合、重力加速度の成分（分力）が車両前方に付加される。このため、仮に車両が停止していても、加速度センサの検出素子は車両前方に変位する又は変位し易くなり、加速度センサは、車両前方の向きの加速度を検出する。従って、車両が下り坂を走行しているときは、前後加速度が重力加速度の分、大きく検出されることとなる。上り坂の場合は反対となる。また、路面が傾斜していなくても、積載物（乗員を含む。）の影響により車体が傾斜している場合も同様のことがいえる。この発明では、加速操作又は減速操作の開始時点における加速度センサの検出値と、その後の加速度センサの検出値との差を、前後加速度の推定値として算出する。このため、重力加速度の成分を除いた車両の前後加速度（前後Ｇ）を推定することが可能となる。

前記前後加速度推定装置は、さらに、前記前後加速度の推定値に基づいて路面摩擦係数又は路面状態を推定する路面推定手段と、同軸に配置された複数の車輪それぞれに対して独立してアンチロック制御を行う独立制御を実施するアンチロック制御手段とを備え、前記アンチロック制御手段は、前記路面摩擦係数又は前記路面状態に基づいて前記独立制御の禁止又は許可を判定してもよい。

上記によれば、例えば、重力加速度の影響を除いた状態で路面摩擦係数又は路面状態を推定することが可能となるため、路面摩擦係数又は路面状態の推定精度を向上させることが可能となる。その結果、例えば、路面摩擦係数が所定値を上回る場合にのみ独立制御を行う構成では、前後加速度センサの検出値が重力加速度の影響を含む場合であっても、当該影響を除くことにより、誤って独立制御を実行することを防止することが可能となる。従って、不適切な独立制御による車両の乱れを防止することができる。

前記減速操作又は加速操作の開始前における前記検出値の変化の方向と前記減速操作又は加速操作の開始以後における前記検出値の変化の方向とが同じ場合には、前記加速度推定手段は、前記前後加速度の推定値を小さくする補正を行ってもよい。これにより、上り坂若しくは下り坂の走行中であるとき又は積載物による車体の傾きが存在するとき等の前後加速度の推定精度をさらに向上することが可能となる。

この発明に係る路面推定装置は、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサと、前記前後加速度を用いて路面摩擦係数又は路面状態を推定する路面推定手段と、前記車両のブレーキング又は加速を検出する車両状態検出手段とを備えるものであって、前記路面推定手段は、前記ブレーキング又は加速が開始された時点の前記前後加速度と、前記ブレーキング又は加速が続いている間におけるその後の前記前後加速度との差に基づいて、前記路面摩擦係数又は前記路面状態を推定することを特徴とする。

この発明によれば、ブレーキング又は加速が開始された時点の前後加速度検出値と、ブレーキング又は加速が付与され続けている間におけるその後の前後加速度検出値との差に基づいて、路面摩擦係数又は路面状態を推定する。従って、路面摩擦係数又は路面状態の推定精度を向上させることが可能となる。

この発明によれば、例えば、重力加速度の成分を除いた車両の前後加速度（前後Ｇ）を推定することが可能となる。従って、車両の減速時又は加速時における前後Ｇに基づく制御のうち重力加速度の影響を除くことが好ましい制御（例えば、路面摩擦係数μの推定やＡＢＳ制御）を高精度に行うことが可能となる。

この発明の一実施形態に係る前後加速度推定装置としての電子制御装置を有する車両のブロック構成図である。 前記実施形態におけるブレーキ機械系の概略構成図である。 前記ブレーキ機械系を制御するフローチャートである。 前記実施形態においてＡＢＳ制御等に応じてＩＮバルブ、ＯＵＴバルブ及びレギュレータバルブの開閉制御及びポンプのオンオフ制御を示す図である。 路面摩擦係数μの推定及び独立制御の実行の要否判定を行うフローチャートである。 車両が平坦路から下り坂に入った後、減速操作が行われた場合の前後Ｇ検出値及び車両に発生する加速度の関係の一例を示す図である。 図６の制御の変形例を示す図である。

Ａ．一実施形態
１．車両１０の構成
（１−１）全体構成
図１は、この発明の一実施形態に係る前後加速度推定装置としての電子制御装置２２（以下「ＥＣＵ２２」という。）を有する車両１０（以下「自車１０」ともいう。）のブロック構成図である。ＥＣＵ２２は、制動力制御装置１２の一部を構成する。制動力制御装置１２は、ＥＣＵ２２に加え、各種の検出を行うセンサ群１４と、車輪１８ｆｌ、１８ｆｒ、１８ｒｌ、１８ｒｒ（以下「車輪１８」と総称する。）に対して制動力Ｆｂを付与するブレーキ機械系１６とを有する。

（１−２）センサ群１４
図１に示すように、センサ群１４には、ヨーレートセンサ３２、舵角センサ３４、トルクセンサ３６、車体速度センサ３８（車速センサ）、車輪速センサ４０ａ〜４０ｄ、前後加速度センサ４２（以下「前後Ｇセンサ４２」という。）、横加速度センサ４４（以下「横Ｇセンサ４４」という。）、第１操作量センサ４６及び第２操作量センサ４８を含む。

ヨーレートセンサ３２は、車両１０に発生しているヨーレートＹｒを検出する。舵角センサ３４は、操向ハンドル５０（ステアリングホイール）の舵角θｓを検出する。トルクセンサ３６は、操向ハンドル５０にかかるトルクＴＱを検出する。

車体速度センサ３８は、トランスミッションのカウンタシャフトの回転を検出する第１ホール素子（いずれも図示せず）と、当該第１ホール素子の出力に基づいて車体速度Ｖｖ［ｋｍ／ｈ］を演算する第１演算部（図示せず）とを備える。第１演算部は、ＥＣＵ２２に設けてもよい。

車輪速センサ４０ａ〜４０ｄは、各車輪１８の回転を検出する第２ホール素子（図示せず）と、当該第２ホール素子の出力に基づいて各車輪１８ｆｌ、１８ｆｒ、１８ｒｌ、１８ｒｒの車輪速度Ｖｗ１、Ｖｗ２、Ｖｗ３、Ｖｗ４（以下「車輪速度Ｖｗ」と総称する。）［ｋｍ／ｈ］を演算する第２演算部（図示せず）とを備える。第２演算部は、ＥＣＵ２２に設けてもよい。

前後Ｇセンサ４２は、車両１０に発生している前後加速度（前後Ｇ）を検出する。横Ｇセンサ４４は、車両１０に発生している横加速度（横Ｇ）を検出する。第１操作量センサ４６は、アクセルペダル５２の操作量θａを検出する。第２操作量センサ４８は、ブレーキペダル５４の操作量θｂを検出する。

（１−３）ブレーキ機械系１６
図２には、ブレーキ機械系１６の概略構成図が示されている。図２に示すように、ブレーキ機械系１６は、マスタシリンダ６０、ホイールシリンダ６２ａ〜６２ｄ、ＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ、ＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄ、レギュレータバルブ６８ａ、６８ｂ、サクションバルブ７０ａ、７０ｂ、ポンプ７２ａ、７２ｂ、ポンプモータ７４、リザーバ７６ａ、７６ｂ、ダンパ室７８ａ、７８ｂ、チェック弁８０ａ〜８０ｄ、８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ及び圧力計８８を有する。

ＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ及びレギュレータバルブ６８ａ、６８ｂはノーマルオープン型の電磁弁であり、ＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄ及びサクションバルブ７０ａ、７０ｂはノーマルクローズ型の電磁弁である。各バルブ６４ａ〜６４ｄ、６６ａ〜６６ｄ、６８ａ、６８ｂ、７０ａ、７０ｂは、ＥＣＵ２２からの指令に基づき開閉する（詳細は図４等を参照して後述する。）。圧力計８８は、配管９０における圧力Ｐｉを検出する。

（１−４）ＥＣＵ２２
図１に示すように、ＥＣＵ２２は、ハードウェアとして、入出力部１００、演算部１０２及び記憶部１０４を有する。本実施形態の演算部１０２は、記憶部１０４に記憶されているプログラムに基づきブレーキ機械系１６を制御することにより、前後Ｇ補正・μ推定機能１１０、制動力制御装置機能１１２（以下「ＡＢＳ機能１１２」という。）、トラクション制御機能１１４、横滑り防止機能１１６、回避操作支援機能１１８及び緊急ブレーキ機能１２０を実現する。

前後Ｇ補正・μ推定機能１１０は、前後Ｇセンサ４２が検出した前後Ｇ（以下「前後Ｇ検出値」という。）を補正して前後Ｇ補正値（前後Ｇの推定値）を算出すると共に、当該前後Ｇ補正値を用いて路面摩擦係数μを推定する（詳細は図５等を参照して後述する。）。

ＡＢＳ機能１１２は、ブレーキ機械系１６から車輪１８に対して制動力Ｆｂが加えられている際（ブレーキ操作時）に車輪１８のロックを防止する機能である。トラクション制御機能１１４は、駆動輪である車輪１８のうち非ブレーキ操作時に過剰スリップ状態に陥りそうな駆動輪に対応したホイールシリンダ６２ａ〜６２ｄのブレーキ液圧Ｐｂを制御する機能である。トラクション制御機能１１４は、例えば、加速時等の車輪１８の空転を防ぐために用いられる。横滑り防止機能１１６は、車両１０がカーブ等を旋回する際の横滑りを防止する機能である。

回避操作支援機能１１８は、運転者が自車１０を障害物から回避させるために操向ハンドル５０を操作する際、当該操作を補助する機能である。ここにいう補助とは、図示しない補助モータを用いて回避方向への操舵をアシストする機能や、操舵を行うべきではない操舵方向への操舵に前記補助モータを用いて抵抗を付与する機能を含む。

緊急ブレーキ機能１２０は、ブレーキアシスト機能１２２を含む。ブレーキアシスト機能１２２は、運転者によるブレーキペダル５４の操作によって発生したブレーキ液圧Ｐｂを通常よりも大きくする機能である。ブレーキアシスト機能１２２におけるブレーキ液圧Ｐｂを増加させる手法としては、例えば、ポンプ７２ａ、７２ｂを用いたものや、マスタシリンダ６０の液圧を増加させるアキュームレータやモータを用いたものを挙げることができる。

２．ブレーキ機械系１６の制御
（２−１）ブレーキ機械系１６の制御の流れ
図３には、ブレーキ機械系１６を制御するフローチャートが示されている。ステップＳ１において、ＥＣＵ２２は、センサ群１４から検出値を取得する。この際、センサ群１４における各種センサの値は、ＥＣＵ２２においてそのまま用いることができるものと、演算部１０２での演算処理により具体的な数値を演算する必要があるものとが存在する。このため、ステップＳ１では、後者については、検出値を取得するのみならず、演算処理を実行し、より具体的な数値を得る。

ステップＳ２において、ＥＣＵ２２は、車両状態を演算する。ここでの車両状態としては、ブレーキ機械系１６から車輪１８に対して制動力Ｆｂを付与している制動状態と、車両１０が加速している加速状態と、運転者が操向ハンドル５０を操作して舵角θｓが変化している操舵状態と、上記いずれの状態でもない通常状態とが含まれる。従って、ＥＣＵ２２は、車両状態が、制動状態、加速状態、操舵状態又は通常状態のいずれであるかを演算する。当該演算には、ステップＳ１で取得した検出値を用いる。

ステップＳ３において、ＥＣＵ２２は、緊急ブレーキ機能１２０のモード（ブレーキモード）を選択する。本実施形態におけるブレーキモードとしては、通常モード及びブレーキアシストモードが含まれる。通常モードでは、通常のブレーキ液圧Ｐｂが発生される。ブレーキアシストモードでは、通常のブレーキ液圧Ｐｂに更なるブレーキ液圧Ｐｂが付加される。ブレーキモードの選択は、ブレーキペダル５４の操作に応じて行われる。例えば、ブレーキペダル５４の操作量θｂが閾値を下回るとき、通常モードを選択し、当該閾値を上回るとき、ブレーキアシストモードを選択する。或いは、ブレーキペダル５４の踏力を図示しない踏力センサで検出し、当該踏力が閾値を下回るとき、通常モードを選択し、当該閾値を上回るとき、ブレーキアシストモードを選択する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ２２は、ステップＳ３で選択したブレーキモードに応じてブレーキ機械系１６による制動力Ｆｂを演算する。例えば、通常モードが選択されている場合、ＥＣＵ２２は、ブレーキ機械系１６による付加的な制動力Ｆｂは発生させず、ブレーキペダル５４の操作に応じた通常のブレーキ液圧Ｐｂが発生するようにブレーキ機械系１６による制動力Ｆｂを制御する。

また、ブレーキアシストモードが選択されている場合、ＥＣＵ２２は、ブレーキペダル５４の操作に伴って発生する通常のブレーキ液圧Ｐｂに加える付加的なブレーキ液圧Ｐｂ（付加的な制動力Ｆｂ）を、ブレーキペダル５４の操作量θｂ又は踏力に応じて演算する。

ステップＳ５において、ＥＣＵ２２は、ＡＢＳ制御（ＡＢＳ機能１１２）を実行するか否かを判定する。本実施形態では、ブレーキペダル５４が踏まれると（操作量θｂがゼロより大きいとき）、ＥＣＵ２２は、ＡＢＳ制御を実行すると判定する。

ＡＢＳ制御を実行しない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ８に進む。ＡＢＳ制御を実行する場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６において、ＥＣＵ２２は、ＡＢＳ制御で用いる制御パラメータを演算する。本実施形態における当該パラメータは、路面摩擦係数μ、目標スリップ率Ｓｔ及び目標車輪速度Ｖｗｔである。

路面摩擦係数μは、前後Ｇセンサ４２が検出した前後Ｇ（前後Ｇ検出値）に基づいて算出される。すなわち、特許文献１の図３５及び［０１１９］にも示されているように、ブレーキの作動状態（例えば、急制動状態）と前後Ｇに応じて路面摩擦係数μを推定することが可能である。なお、ブレーキの作動状態は、例えば、ブレーキ液圧Ｐｂ、ブレーキペダル５４の操作量θｂ若しくは踏力等により判定可能である。また、本実施形態では、路面摩擦係数μの推定に用いる前後Ｇは、前後Ｇ検出値から重力加速度の影響を除く補正を行った前後Ｇ補正値である（詳細は図５等を参照して後述する。）。

さらに、本実施形態では、独立制御の要否を判定するため、路面摩擦係数μが低い状態（以下、この状態を「低μ」という。）と、路面摩擦係数μが高い状態（以下、この状態を「高μ」という。）を判定し、高μの場合、独立制御を実行し、低μの場合、独立制御を実行しない。独立制御は、同軸に配置された複数の車輪１８（例えば、左前輪１８ｆｌと右前輪１８ｆｒ）それぞれに対して独立してアンチロック制御を行う制御である。

目標スリップ率Ｓｔは、車輪１８のスリップ率Ｓの目標値である。スリップ率Ｓは、車体速度Ｖｖと車輪速度Ｖｗの差を車体速度Ｖｖで除したものである｛Ｓ＝（Ｖｖ−Ｖｗ）／Ｖｖ｝。本実施形態において、目標スリップ率Ｓｔは固定値とされる。代わりに、車両１０が走行している路面の種類（アスファルト、砂利道等）、路面状態（ドライ、ウェット等）、車体速度Ｖｖ等により可変とすることもできる。なお、前記路面の種類は、例えば、ナビゲーション装置（ナビゲーション装置の機能を有する携帯情報端末を含む。）により取得することができる。前記路面状態は、例えば、前記路面摩擦係数μにより推定することができる。

さらに、本実施形態では、ブレーキモードとしてブレーキアシストモードが選択されており且つＡＢＳ制御が実行されている場合、目標スリップ率Ｓｔを増加させる。ブレーキモードが通常モードからブレーキアシストモードに切り替わると、前方の障害物との接触の可能性が高くなる一方、運転者の操作により舵角θｓが変更される可能性は低くなるといえる。このため、ブレーキモードがブレーキアシストモードに切り替わると目標スリップ率Ｓｔを増加させることで、舵角θｓの変更が低い状況で車両１０の減速度を高めることが可能となる。

目標車輪速度Ｖｗｔは、車体速度Ｖｖ及び目標スリップ率Ｓｔに応じて算出することができる。例えば、目標車輪速度Ｖｗｔが車体速度Ｖｖ以下となるように、目標車輪速度Ｖｗｔと車体速度Ｖｖとの差を事前に設定しておき、当該差を用いて目標車輪速度Ｖｗｔを算出することができる。当該差は、目標スリップ率Ｓｔに応じて設定することができる。

図３のステップＳ７において、ＥＣＵ２２はバルブモードを選択する。本実施形態のバルブモードには、増圧モード、減圧モード及び保持モードがある。増圧モードは、ホイールシリンダ６２ａ〜６２ｄにかかるブレーキ液圧Ｐｂを増大させるモードである。減圧モードは、ホイールシリンダ６２ａ〜６２ｄにかかるブレーキ液圧Ｐｂを減少させるモードである。保持モードは、ホイールシリンダ６２ａ〜６２ｄにかかるブレーキ液圧Ｐｂを保持させるモードである。

実際の車輪速度Ｖｗと目標車輪速度Ｖｗｔとの差Ｄ１（＝Ｖｗ−Ｖｗｔ）が閾値ＴＨＤ１を下回ると、ＥＣＵ２２は、一時的に減圧モードを選択し、その後、車輪速度Ｖｗが目標車輪速度Ｖｗｔと等しくなるまで保持モードを選択する。また、実際の車輪速度Ｖｗが目標車輪速度Ｖｗｔを上回ると、ＥＣＵ２２は、増圧モードを選択し、その後、車輪速度Ｖｗが目標車輪速度Ｖｗｔと等しくなるまで増圧モードを選択する。

ステップＳ８において、ＥＣＵ２２は、ステップＳ７で選択したバルブモードに応じて（Ｓ５：ＹＥＳの場合）又はステップＳ４で演算した制動力に応じて（Ｓ５：ＮＯの場合）、各バルブを制御する。

図４には、ＡＢＳ制御等に応じてＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ、ＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄ、レギュレータバルブ６８ａ、６８ｂの開閉制御及びポンプ７２ａ、７２ｂのオンオフ制御を示す図である。図４に示すように、ＡＢＳ制御を伴わない通常制御（パターン１）では、ノーマルオープン型のＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ及びレギュレータバルブ６８ａ、６８ｂはいずれも開（ＯＦＦ）であり、ノーマルクローズ型のＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄは閉（ＯＦＦ）である。また、ポンプ７２ａ、７２ｂはオフ（ＯＦＦ）とする。

ブレーキアシスト制御を伴わないＡＢＳ制御（パターン２）では、レギュレータバルブ６８ａ、６８ｂは開（ＯＦＦ）とされ、ポンプ７２ａ、７２ｂはオン（ＯＮ）にされた状態で、実際の車輪速度Ｖｗと目標車輪速度Ｖｗｔとの関係に応じてＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ及びＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄが開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）される。すなわち、車輪速度Ｖｗが目標車輪速度Ｖｗｔを上回っている場合、ＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄが開に、ＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄが閉とされる。車輪速度Ｖｗと目標車輪速度Ｖｗｔの差Ｄ１が閾値ＴＨＤ１を下回っている場合、ＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄが閉に、ＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄが開とされる。車輪速度Ｖｗが目標車輪速度Ｖｗｔと等しい場合、ＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ及びＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄいずれも閉とされる。

ブレーキアシスト制御を伴うＡＢＳ制御（パターン３）では、レギュレータバルブ６８ａ、６８ｂは、マスタシリンダ６０側とホイールシリンダ６２ａ〜６２ｄ側との差圧に応じて開閉制御される。他にも、レギュレータバルブ６８ａ、６８ｂを比較的少ない駆動電流Ｉｒｖにより少し閉じ、ポンプ７２ａ、７２ｂをオンにした状態で、パターン２と同様、実際の車輪速度Ｖｗと目標車輪速度Ｖｗｔとの関係に応じてＩＮバルブ６４ａ〜６４ｄ及びＯＵＴバルブ６６ａ〜６６ｄを開閉する制御であってもよい。これにより、ブレーキペダル５４の操作に伴うブレーキ液圧Ｐｂによる制動を基本としつつ、ブレーキアシスト制御によるブレーキ液圧Ｐｂを発生させてブレーキペダル５４の操作を補助することが可能となる。

（２−２）独立制御の実行の要否判定
図５は、路面摩擦係数μの推定及び独立制御の実行の要否判定を行うフローチャートである。本実施形態における独立制御は、同軸輪それぞれを独立してアンチロック制御を行う制御である。本実施形態では、左前輪１８ｆｌと右前輪１８ｆｒが同軸輪であり、左後輪１８ｒｌと右後輪１８ｒｒが同軸輪である。従って、独立制御を行っている場合、左前輪１８ｆｌと右前輪１８ｆｒのブレーキ液圧Ｐｂの調整を独立して行うと共に、左後輪１８ｒｌと右後輪１８ｒｒのブレーキ液圧Ｐｂの調整を独立して行う。また、独立制御を行っていない場合、左前輪１８ｆｌと右前輪１８ｆｒのブレーキ液圧Ｐｂの調整を一致させると共に、左後輪１８ｒｌと右後輪１８ｒｒのブレーキ液圧Ｐｂの調整を一致させる。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、減速操作又は加速操作が開始されたか否かを判定する。減速操作又は加速操作が開始された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、減速操作及び加速操作が開始されていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、今回の処理を終える。

減速操作が開始されたか否かは、例えば、ブレーキランプ信号、ブレーキ液圧Ｐｂ、ブレーキペダル５４の操作量θｂ及び車輪１８の加速度の少なくとも１つに基づいて判定することができる。例えば、ブレーキペダル５４の踏込みに伴って図示しないブレーキランプを点灯させるためのブレーキランプ信号が出力される場合、当該ブレーキランプ信号に応じて減速操作の開始を判定することができる。或いは、ブレーキペダル５４の操作量θｂが、減速操作を判定するための閾値を超えた場合、減速操作が開始されたと判定することもできる。或いは、車輪１８の加速度ΔａＶｗが、減速操作を判定するための閾値ＴＨΔａＶｗ１を超えた場合、減速操作が開始されたと判定することができる。

加速操作が開始されたか否かは、例えば、アクセルペダル５２の操作及び車輪１８の加速度ΔａＶｗの少なくとも一方に基づいて判定することができる。例えば、アクセルペダル５２の操作量θａが最大値又はその近傍値になった場合、加速操作が開始されたと判定することができる。或いは、アクセルペダル５２の操作量θａの単位時間当たりの変化量が、加速操作を判定する閾値を超えた場合、加速操作が開始されたと判定してもよい。また、車輪１８の加速度ΔａＶｗが、加速操作を判定するための閾値ＴＨΔａＶｗ２を超えた場合、加速操作が開始されたと判定することができる。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、前後Ｇ検出値の基準値（以下「前後Ｇ基準値」という。）を設定する。減速操作又は加速操作が開始された時点に前後Ｇセンサ４２から取得した前後Ｇ検出値が前後Ｇ基準値として設定される。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、前後Ｇセンサ４２からその後の前後Ｇ検出値を取得する。ステップＳ１４において、ＥＣＵ２２は、前後Ｇ補正値を演算する。前後Ｇ補正値は、今回の前後Ｇ検出値と前後Ｇ基準値の差で定義される（前後Ｇ補正値＝今回の前後Ｇ検出値−前後Ｇ基準値）。前後Ｇ補正値は、減速操作又は加速操作の開始以後の前後Ｇ検出値の変化量を示すものである。換言すると、当該変化量は、減速操作又は加速操作の開始以後における車両１０の減速度又は加速度を示す（この点については図６等を用いて後述する。）。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、前後Ｇ補正値に基づいて路面摩擦係数μを推定する。当該推定は、前後Ｇ補正値と路面摩擦係数μとの関係を事前にマップとして記憶部１０４に記憶しておき、前後Ｇ補正値に対応する路面摩擦係数μをマップから読み出すことにより行う。なお、例えば、減速操作又は加速操作の程度に応じて複数のマップを設けることもできる。

ステップＳ１６〜Ｓ２０では、前後Ｇ補正値に基づいて路面状態の推定及び独立制御の実施要否の判定を行う。すなわち、ステップＳ１６において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、前後Ｇ補正値が閾値ＴＨＧ１以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨＧ１は、低μと高μとを判別するための閾値である。換言すると、閾値ＴＨＧ１は、独立制御を行うか否かを判定するための閾値である。前後Ｇ補正値が閾値ＴＨＧ１以上であるとき（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、路面が高μであると判定する。続くステップＳ１８において、ＥＣＵ２２（ＡＢＳ機能１１２）は、独立制御を実行すると判定する。前後Ｇ補正値が閾値ＴＨＧ１以上でないとき（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１９において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、路面が低μであると判定する。続くステップＳ２０において、ＥＣＵ２２（ＡＢＳ機能１１２）は、独立制御を実行しないと判定する。

なお、ステップＳ１７、Ｓ１９の判定は、省略することもできる。また、前後Ｇ補正値と路面摩擦係数μとは対応関係にある。換言すると、所定の減速状態（又は加速状態）では、前後Ｇ補正値がわかれば、路面摩擦係数μを推定することができる。このため、前後Ｇ補正値を路面摩擦係数μに置き換えて路面状態の推定及び独立制御の実施の要否判定を行うこともできる。

ステップＳ２１において、ＥＣＵ２２（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）は、減速操作又は加速操作が終了したか否かを判定する。減速操作が終了したか否かは、例えば、ブレーキランプ信号、ブレーキ液圧Ｐｂ、ブレーキペダル５４の操作量θｂ及び車輪１８の加速度の少なくとも１つに基づいて判定することができる。例えば、前記ブレーキランプ信号の出力停止に応じて減速操作の終了を判定することができる。或いは、ブレーキペダル５４の操作量θｂが、減速操作を判定するための閾値を下回った場合、減速操作が終了されたと判定することもできる。或いは、車輪１８の加速度ΔａＶｗが、減速操作を判定するための閾値ＴＨΔａＶｗ３を超えた場合、減速操作が終了したと判定することができる。

加速操作が終了したか否かは、例えば、アクセルペダル５２の操作及び車輪１８の加速度ΔａＶｗの少なくとも一方に基づいて判定することができる。例えば、アクセルペダル５２の操作量θａが、加速操作の終了を判定するための閾値を下回った場合、加速操作が終了したと判定することができる。或いは、アクセルペダル５２の操作量θａの単位時間当たりの変化量（負の値）が、加速操作の終了を判定する閾値を超えた場合、加速操作が終了したと判定してもよい。また、車輪１８の加速度ΔａＶｗが、加速操作の終了を判定するための閾値ＴＨΔａＶｗ４を超えた場合、加速操作が開始されたと判定することができる。

（２−３）前後Ｇ補正値の意味合い
図６には、車両１０が平坦路から下り坂に入った後、減速操作が行われた場合の前後Ｇ検出値及び車両１０に発生する加速度の関係の一例が示されている。時点ｔ１から時点ｔ２までは車両１０は平坦路を走行している。時点ｔ２以降は、車両１０は、下り坂を走行し、時点ｔ３において減速操作が行われる。

時点ｔ１から時点ｔ３までは、減速操作及び加速操作のいずれも行われていない。なお、理解を容易化するため、時点ｔ１から時点ｔ３までは、車両１０の加速度はゼロのままとしている。なお、このように、減速操作をしていないにもかかわらず、下り坂において車両１０の加速度をゼロにするには、例えば、図示しない回生機構を作動させてもよい。

上記のように、時点ｔ１から時点ｔ３までは車両１０の加速度がゼロであるものの、前後Ｇセンサ４２の検出値である前後Ｇ検出値は、時点ｔ２になると下がる。これは、次のような理由による。

時点ｔ１から時点ｔ２までの間、車両１０は平坦路を走行している。この場合、前後Ｇセンサ４２の検出素子（図示せず）は、重力加速度の成分を検出しない。

一方、時点ｔ２から時点ｔ３までの間、車両１０は下り坂を走行しており、車体は、図６中、右下に傾いている。この場合、前後Ｇセンサ４２の検出素子は、図６中、右下に向かう方向の加速度を車両１０の前方向の加速度として検出し、図６中、左上に向かう方向の加速度を車両１０の後ろ方向の加速度として検出する。ここで、前後Ｇセンサ４２の検出素子には、重力加速度（図６中、下方向）が作用する。このため、当該検出素子が、例えば、その測定原理上、車両１０の前後方向に振動する等、重力加速度を連続的に検出するものである場合、仮に車両１０が下り坂に停車中であっても、前後Ｇセンサ４２は、重力加速度の成分を、車両１０の前方向の加速度として検出する。

従って、時点ｔ１から時点ｔ３までの間は、車両１０の加速度が一定であるにもかかわらず、前後Ｇセンサ４２の検出値（前後Ｇ検出値）は、車両１０が下り坂に入った後、車両１０の前方向の値が大きくなる。なお、図６では、理解を容易化するため、車両１０が下り坂に入ると、前後Ｇ検出値が低くなるように表示しているが、これは、車両１０の前方向の前後Ｇ検出値が大きくなっていることを示している。

なお、上記のように、本実施形態では、減速操作又は加速操作が行われるまで前後Ｇ補正値の演算は行われない又は禁止される（図５のＳ１１参照）。

時点ｔ３において減速操作が行われると、車両１０では図６中、右下に向かう方向に前後Ｇが増大する。これに伴って、前後Ｇセンサ４２による前後Ｇ検出値がさらに大きくなる。

時点ｔ３において減速操作が開始されたため、本実施形態では、時点ｔ３における前後Ｇ検出値が前後Ｇ基準値として設定される（図５のＳ１２）。その後、前後Ｇ検出値が大きくなるに連れて、その際の前後Ｇ検出値と前後Ｇ基準値との差（前後Ｇ補正値）が大きくなる。当該差（前後Ｇ補正値）は、前述した重力加速度の影響を排除した車両１０の減速度（すなわち、前後Ｇ）を示すことになる。

このため、車両１０が下り坂を走行中であっても、路面に対する各車輪１８の相対速度（すなわち、減速度又は前後Ｇ）を検出することが可能となる。従って、車両１０が下り坂を走行中であっても、車両１０が平坦路を走行している場合と同様に、路面摩擦係数μを推定することが可能となる。

上記では、車両１０が下り坂を走行中に減速操作が行われた場合について説明したが、車両１０が下り坂を走行中に加速操作が行われた場合についても同様であることが理解されよう。すなわち、車両１０が下り坂を走行中に加速操作が行われた場合、前後Ｇセンサ４２の検出値（前後Ｇ検出値）には、重力加速度の成分が上乗せされて、見かけ上、前後Ｇ検出値が大きくなる。しかし、本実施形態では、前後Ｇ基準値とその後の前後Ｇ検出値の差である前後Ｇ補正値を用いて路面摩擦係数μ又は路面状態（低μ若しくは高μ）を判定するため、重力加速度の影響を除くことができる。

また、上記では、車両１０が下り坂を走行中に減速操作又は加速操作が行われた場合について説明したが、車両１０が上り坂を走行中に減速操作又は加速操作が行われた場合についても同様であることが理解されよう。車両１０が上り坂を走行中である場合、前後Ｇセンサ４２は、重力加速度の成分を、車両１０の後ろ方向の加速度として検出することとなる。しかし、この場合も、本実施形態では、前後Ｇ基準値とその後の前後Ｇ検出値の差である前後Ｇ補正値を用いて路面摩擦係数μ又は路面状態（低μ若しくは高μ）を判定するため、重力加速度の影響を除くことができる。

３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、重力加速度の成分を除いた車両１０の前後Ｇを推定することが可能となる。従って、車両１０の減速時又は加速時における前後Ｇに基づく制御のうち重力加速度の影響を除くことが好ましい制御（例えば、路面摩擦係数μの推定やＡＢＳ制御）を高精度に行うことが可能となる。

本実施形態では、ＥＣＵ２２（ＡＢＳ機能１１２）は、路面摩擦係数μ又は路面状態に基づいて独立制御の禁止又は許可を判定する。上記によれば、重力加速度の影響を除いた状態で路面摩擦係数μ又は路面状態を推定することが可能となるため、路面摩擦係数μ又は路面状態の推定精度を向上させることが可能となる。その結果、路面摩擦係数μが所定値を上回る場合にのみ（高μである場合にのみ）独立制御を行う構成では、前後Ｇセンサ４２の検出値が重力加速度の影響を含む場合であっても、当該影響を除くことにより、誤って独立制御を実行することを防止することが可能となる。従って、不適切な独立制御による車両１０の姿勢の乱れを防止することができる。

本実施形態によれば、ブレーキング又は加速が開始された時点の前後Ｇ検出値と、ブレーキング又は加速が付与され続けている間におけるその後の前後Ｇ検出値との差（すなわち、前後Ｇ補正値）に基づいて、路面摩擦係数μ又は路面状態を推定する。従って、路面摩擦係数μ又は路面状態の推定精度を向上させることが可能となる。

Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書、特許請求の範囲又は図面の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

１．車両１０
上記実施形態では、車両１０は四輪車であったが、これに限らず、例えば、二輪車、トラック、バス等であってもよい。また、各種の車両に限らず、作動時に前後Ｇセンサ４２に重力加速度の成分が影響する構成であれば、本発明を適用可能である。そのような構成としては、例えば、飛行機、船舶等の移動体を挙げることができる。或いは、水平方向とそれ以外の方向に可動するロボットや製造装置も含まれる。

２．前後Ｇ補正値及び路面摩擦係数μの推定（前後Ｇ補正・μ推定機能１１０）
上記実施形態では、前後Ｇ検出値に基づく前後Ｇ補正値を利用して路面状態（低μ又は高μ）を判定したが、前後Ｇセンサ４２の検出値（前後Ｇ検出値）から重力加速度の影響を取り除く補正をした後、路面摩擦係数μ又は路面状態を推定するものであれば、これに限らない。例えば、前後Ｇ検出値に基づき前後Ｇ補正値を算出し、前後Ｇ補正値に基づき路面摩擦係数μを算出し、当該路面摩擦係数μを、低μ及び高μを判定するための閾値と比較して低μと高μを区別してもよい。或いは、前後Ｇ検出値に基づいて路面摩擦係数μを推定し、推定した路面摩擦係数μをブレーキ液圧Ｐｂの変化に応じて補正をした後、補正後の路面摩擦係数μを、低μ及び高μを判定するための閾値と比較して低μと高μを区別してもよい。或いは、ブレーキ液圧Ｐｂの変化に応じて閾値ＴＨＧ１を設定し、設定した閾値ＴＨＧ１を前後Ｇ補正値と比較することにより、低μと高μを区別することもできる。

上記実施形態では、前後Ｇ補正値を独立制御の要否判定に用いたが、前後Ｇ検出値、路面摩擦係数μ又は路面状態を用いる制御についてであれば、別の用途に用いることもできる。例えば、特許文献２のように、目標車輪速度Ｖｗｔの演算に前後Ｇ補正値又は路面摩擦係数μを用いることもできる（［００３６］、［００３７］）。或いは、特許文献１のように、サスペンションの減衰力特性制御に前後Ｇ補正値又は路面摩擦係数μを用いることもできる（要約）。或いは、特開２０１０−０５８７６８号公報のような電子制御ブレーキシステム（ＥＢＤ：Electronic Brake Force Distribution）における減速度に前後Ｇ補正値を用いることもできる。

上記実施形態では、減速操作又は加速操作が開始された時点の前後Ｇ検出値である前後Ｇ基準値と、その後の前後Ｇ検出値との単純な差を前後Ｇ補正値として算出したが、更なる補正を加えることも可能である。例えば、減速操作又は加速操作の開始前における前後Ｇ検出値の変化の方向と減速操作又は加速操作の開始以後における前後Ｇ検出値の変化の方向とが同じ場合には、前後Ｇ補正値（＝今回の前後Ｇ検出値−前後Ｇ基準値）を小さくする補正を行うことができる。上り坂若しくは下り坂の走行中であるとき又は積載物による車体の傾きが存在するとき等の前後加速度の推定精度をさらに向上することが可能となる。

図７は、図６の制御の変形例を示す図である。すなわち、図７は、前後Ｇ補正値（＝今回の前後Ｇ検出値−前後Ｇ基準値）に減少補正を加えた様子を示す。減少補正は、下り坂において減速操作が行われると、平坦路における減速操作よりも車両１０に発生する加速度が大きくなること（車両１０自体に加わる重力加速度が前後Ｇに影響すること）を考慮した補正である。具体的には、今回の前後Ｇ検出値と前後Ｇ基準値の差である前後Ｇ補正値（１次補正値）に所定の係数を乗算したものを新たな前後Ｇ補正値（２次補正値）として用いる。これにより、前後Ｇ補正値、路面摩擦係数μ及び路面状態（低μ及び高μ）の推定精度を向上させることが可能となる。なお、ここにいう所定の係数は、例えば、実験値又はシミュレーション値を用いることができる。また、当該所定の係数は、傾斜センサ（又は勾配センサ）で検出する車両１０の前後傾きや、座席に設けた圧力センサ（又は重量センサ）で検出する積載物（乗員を含む。）の存否又は重量に応じたマップを用いることもできる。

上記実施形態及び図７の変形例では、減速操作又は加速操作を行っている際の路面の傾斜が一定であることを前提としたが、減速操作又は加速操作を行っている際に路面の傾斜が変化する場合がある。例えば、下り坂から上り坂に移動する場合や上り坂から下り坂に移動する場合が考えられる。そのような場合、前後Ｇセンサ４２の検出値（前後Ｇ検出値）に含まれる重力加速度の分力も変化する。

そこで、水平面に対する車両１０の傾きを検出する傾斜センサ（図示せず）を設けておき、その検出値が一定である場合又は検出値の変化が許容範囲内である場合にのみ、前後Ｇ補正値、路面摩擦係数μ及び路面状態（低μ及び高μ）の推定を行ってもよい。

或いは、車両１０の傾きと重力加速度の分力との関係を示すマップを、記憶部１４０に予め記憶しておき、傾きに応じて前後Ｇ検出値を補正して用いることも可能である。例えば、上記のように、車両１０が下り坂で減速操作を行っている場合、前後Ｇ検出値には重力加速度の分力が加算される。このため、前後Ｇ検出値は、見かけ上大きくなる。ここで、傾きに応じて算出した重力加速度の分力を、前後Ｇ検出値から差し引いたものを前後Ｇ補正値として用いることが可能である。

上記実施形態では、減速操作又は加速操作が行われた場合に前後Ｇ補正値の算出を行ったが、減速操作又は加速操作の一方のみを判定して前後Ｇ補正値を算出してもよい。また、減速操作又は加速操作に限らず、一定のブレーキング状態又は加速状態を検出して前後Ｇ補正値を検出してもよい。

なお、前後Ｇ補正値は、単に重力加速度の成分を除くためのみならず、車体のピッチングの状態（特に瞬間的なもの）を推定するため等にも用いることが可能である。

１０…車両（自車）
２２…ＥＣＵ（前後加速度推定装置、路面推定装置）
４２…前後加速度センサ
５２…アクセルペダル（加減速操作判定手段、車両状態検出手段）
５４…ブレーキペダル（加減速操作判定手段、車両状態検出手段）
１１０…前後Ｇ補正・μ推定機能（加速度推定手段、路面推定手段）
１１２…ＡＢＳ機能（アンチロック制御手段）

Claims (3)

1. 車両の前後加速度を検出する加速度センサと、
   加速操作又は減速操作が開始されたか否かを判定する加減速操作判定手段と、
   前記加速度センサにより検出された前記車両の前後加速度を取得して前記車両の前後加速度の補正値を演算する加速度推定手段と、を備え、
   前記加速度推定手段は、
   前記加速操作又は減速操作が開始されるまでは、前記加速度センサにより検出された前記車両の前後加速度の補正を行わず、前記加減速操作判定手段により前記加速操作又は減速操作が開始されたと判定されたとき、前記加速度センサにより検出された前記車両の前後加速度を取得し、取得した前記加速操作又は減速操作の開始時点における前記加速度センサの検出値と、その後の前記加速度センサの検出値との差を前記車両の前後加速度の補正値として演算し、前記車両の前後加速度の推定値として、前記加速操作又は減速操作の間、繰り返し算出する
   ことを特徴とする前後加速度推定装置。
2. 請求項１記載の前後加速度推定装置において、さらに、
   前記前後加速度の推定値に基づいて路面摩擦係数又は路面状態を推定する路面推定手段と、
   同軸に配置された複数の車輪それぞれに対して独立してアンチロック制御を行う独立制御を実施するアンチロック制御手段と
   を備え、
   前記アンチロック制御手段は、前記路面摩擦係数又は前記路面状態に基づいて前記独立制御の禁止又は許可を判定する
   ことを特徴とする前後加速度推定装置。
3. 請求項１又は２記載の前後加速度推定装置において、
   前記減速操作又は加速操作の開始前における前記検出値の変化の方向と前記減速操作又は加速操作の開始以後における前記検出値の変化の方向とが同じ場合には、前記加速度推定手段は、前記前後加速度の推定値を小さくする補正を行う
   ことを特徴とする前後加速度推定装置。

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