JPH0655959A - 車両用駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面の状態にあわせてファジィ推論による動
力制御を行うことができ、走行安定性や安全性を向上で
きるようにした車両用駆動力制御装置を提供する。 【構成】 車体の最前部には車両の進行方向の道路面を
光学的にとらえ、路面に非接触で摩擦係数μを検出する
光学式路面センサ１を設け、車体と駆動輪との間には駆
動輪にかかる荷重を検出する重量センサ２を設け、光学
式路面センサ１および重量センサ２からの摩擦係数μ，
荷重Ｎを入力としてコントロールユニット３でファジィ
推論を行い、このファジィ推論の推論結果に応じて、車
両の駆動装置４を制御する。路面に対して駆動輪をスリ
ップさせなくても路面と駆動輪との摩擦状態を検出する
ことができ、車両の走行安定性や安全性を向上させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両の車輪と路
面との間で発生するスリップを低減させ、車両をスムー
ズに加速させるのに用いて好適な車両用駆動力制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両の車体速度および車輪速度
に基づき車両のスリップ率を演算し、このスリップ率に
基づいてエンジンの出力を制御するようにした車両用駆
動力制御装置は、例えば特開平１−１７８７４２号公報
等によって知られている。

【０００３】そして、この種の駆動力制御装置では、駆
動輪の回転数から回転数センサ等を介して求められる車
輪速度ＶW と、駆動輪でない車輪の回転数から求められ
る車体速度ＶB とに基づいて、マイクロコンピュータ等
からなるコントロールユニットにより駆動輪と路面との
間のスリップ率Ｓを、

【０００４】

【数１】Ｓ＝（ＶW −ＶB ）／ＶW として演算し、このスリップ率ＳがＳ＝0.3 程度の設定
値Ｓ0 を越えたときにスロットルアクチュエータ等を作
動させてエンジンの吸気量を制限し、駆動力を小さく制
御するようになっている。

【０００５】即ち、駆動輪と路面とのスリップ率Ｓが0.
3 程度の設定値Ｓ0 のときにタイヤのグリップ率は最大
となり、スリップ率Ｓが設定値Ｓ0 を越えると、路面上
で駆動輪が大きくスリップ（空転）するので、このとき
のスリップ率Ｓを設定値Ｓ0に近づけるように、車両の
駆動力を低下させ、いわゆるトラクションコントロール
を行うようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、車体速度ＶB と車輪速度ＶW とを検出し、
これらに基づき前記数１式により車両のスリップ率Ｓが
所定の設定値Ｓ0 を越えるか否かでエンジンの出力を制
御するようにしているから、実際にスリップが発生して
から駆動力制御を行うまでにタイムラグが生じ、路面状
態に適した迅速な制御を行うのが難しいという問題があ
る。

【０００７】また、従来技術ではコントロールユニット
の記憶回路等に格納した制御用のプログラムが複雑とな
り、スリップ率Ｓが設定値Ｓ0 等の目標値に近づきなが
ら安定しなかったり、制御がステップ状となるために制
御の応答性が悪く、しかも回転数センサのノイズ等の外
乱に影響され易いという問題がある。

【０００８】さらに、凍結した登坂道等では大きなトル
クを必要とするため、駆動輪が一旦スリップしてしまう
と車両の方向安定性が悪下し、特に後輪駆動車ではこの
傾向が著しく、危険であるという問題がある。

【０００９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はファジィ推論を行うことによっ
て迅速に駆動力を制御することができ、安定性や安全性
を向上できる車両用駆動力制御装置を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明による車両用駆動力制御装置は、車両に
設けられ、路面状態を検出する路面状態検出手段と、前
記車両に設けられ、駆動輪側にかかる荷重を検出する荷
重検出手段と、該荷重検出手段および路面状態検出手段
からの検出信号に基づきファジィ推論を行うファジィ推
論手段と、該ファジィ推論手段の推論結果に応じて前記
車両の駆動力を制御する駆動力制御手段とからなる構成
を採用している。

【００１１】

【作用】上記構成により、路面状態検出手段によって検
出される路面の滑り易さと、荷重検出手段によって検出
される駆動輪にかかる荷重とから、適切な駆動力をファ
ジィ推論手段によって推論し、この推論結果を用いて駆
動力制御手段を制御し、スリップさせずに安定した駆動
力制御を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づいて詳述する。

【００１３】図中、１は車両の最前部に位置して車体に
設けられる路面状態検出手段としての光学式路面センサ
を示し、該光学式路面センサ１は、例えばドイツ国のラ
イツ社、デートロン社が共同開発したコレヴィットＬと
称される光学式センサ等により構成され、該光学式路面
センサ１は車両の進行方向前側に位置する路面状態を光
学的にとらえ、凹凸，色むら，反射むら等の明暗を受光
素子で読み取ることにより、路面の摩擦係数μを非接触
状態で検出し、その検出信号を後述するコントロールユ
ニット３に出力する。２は車両の車体と駆動輪との間に
設けられた重量センサを示し、該重量センサ２は例えば
ロードセルや車高検出器等から構成され、駆動輪にかか
る荷重Ｎ（車両重量）を検出することにより、その検出
信号をコントロールユニット３に出力する。

【００１４】３はファジー推論手段としてのコントロー
ルユニットを示し、該コントロールユニット３は入力側
が光学式路面センサ１および重量センサ２に接続され、
出力側が後述の駆動装置４に接続されている。そして、
該コントロールユニット３は光学式路面センサ１および
重量センサ２からの信号に基づき、後述の如くファジィ
推論を行い、その推論結果に応じた制御信号Ｔを駆動装
置４に出力する。また、該コントロールユニット３はそ
の記憶回路の記憶エリア３Ａ内に後述するファジィルー
ルを格納し、このファジィルールに基づいたファジィ推
論を行う。

【００１５】４は車両の駆動輪を駆動する駆動力制御手
続としての駆動装置を示し、該駆動装置４は車両の原動
機となるエンジンと、該エンジンの出力軸を駆動輪に連
結した動力伝達機構（いずれも図示せず）とを含んで構
成されている。そして、該駆動装置４はコントロールユ
ニット３からの制御信号に基づき、例えばエンジンの吸
入空気量や燃料噴射量を変えることにより、車両の駆動
輪を駆動するための駆動力を制御する。

【００１６】本実施例による車両用駆動力制御装置は上
述の如き構成を有するもので、次にコントロールユニッ
ト３による駆動装置４の駆動力制御処理について説明す
る。

【００１７】まず、光学式路面各センサ１からの摩擦係
数μと重量センサ２からの荷重Ｎとに基づくコントロー
ルユニット３によるファジィ推論の方法について図２な
いし図６を参照して述べる。

【００１８】図２はコントロールユニット３の記憶エリ
ア３Ａ内に格納されたファジィルールを示し、該ファジ
ィルールは、例えば運転者が実際に運転を行ったときの
データ等に基づき、路面の摩擦係数μ、駆動輪にかかる
荷重Ｎおよび駆動輪の駆動力の制御信号Ｔの関係を所定
のルールとして抽出することにより作成される。そし
て、図２中の縦軸側には路面の摩擦係数μについて、横
軸側には駆動輪にかかる荷重Ｎについてのファジィラベ
ルが示され、これらのファジィラベルが交叉する位置に
は駆動装置４に出力すべき制御信号Ｔについてのファジ
ィラベルが示されている。

【００１９】ここで、摩擦係数μのファジィラベルＰＢ
〜ＮＢは、通常の舗装道路の路面状態を標準域として路
面の滑り易さを７種類のファジィラベルに分類し、上方
向は「滑りにくい」を、下方向は「滑り易い」を示して
いる。そして、ファジィラベルＺ０は「摩擦係数μがほ
ぼ標準域」、ファジィラベルＰＳは「摩擦係数μがやや
大きい」、ファジィラベルＰＭは「摩擦係数μがかなり
大きい」、ファジィラベルＰＢは「摩擦係数μが非常に
大きい」、ファジィラベルＮＳは「摩擦係数μがやや小
さい」、ファジィラベルＮＭは「摩擦係数μがかなり小
さい」、ファジィラベルＮＢは「摩擦係数μが非常に小
さい」として定義される。

【００２０】また、荷重ＮのファジィラベルＺ０〜ＰＢ
は、運転者が乗車している状態を標準域として駆動輪に
かかる荷重Ｎを４種類に分類している。そして、ファジ
ィラベルＺ０は「荷重Ｎがほぼ標準域」、ファジィラベ
ルＰＳは「荷重Ｎがやや大きい」、ファジィラベルＰＭ
は「荷重Ｎがかなり大きい」、ファジィラベルＰＢは
「荷重Ｎが非常に大きい」として定義される。

【００２１】一方、制御信号ＴのファジィラベルＺ０〜
ＰＢは駆動装置４に出力する制御信号Ｔを４種類のファ
ジィラベルに分類し、ファジィラベルＺ０は「駆動力を
最小とする」、ＰＳは「駆動力をやや大きくする」、Ｐ
Ｍは「駆動力をかなり大きくする」、ＰＢは「駆動力を
非常に大きくする」というように制御信号Ｔの値を定義
している。

【００２２】そして、該ファジィルールは「ｉｆ〜ｔｈ
ｅｎ」形式で記述され、ｉｆ（もし）の部分を前件部、
ｔｈｅｎ（であるなら）の部分を後件部とし、例えば前
件部の摩擦係数μがファジィラベルＮＢとなり、駆動輪
にかかる荷重ＮがファジィラベルＺ０となったときに
は、後件部の制御信号ＴがファジィラベルＺ０となって
駆動力を最小とするように設定されている。また、前件
部の摩擦係数μがファジィラベルＺ０となり、駆動輪に
かかる荷重ＮがファジィラベルＰＳとなったときには、
後件部の制御信号ＴがファジィラベルＰＳとなって駆動
力をやや大きくするように設定され、このようなルール
の集合で駆動装置に出力すべき制御信号Ｔはそれぞれ決
められている。

【００２３】一方、図３，図４はそれぞれ前記ファジィ
ルールで用いられる前件部としての路面の摩擦係数μお
よび駆動輪にかかる荷重Ｎのメンバシップ関数を示し、
図５は後件部としての駆動力制御信号Ｔのメンバシップ
関数を示しており、各二等辺三角形はそれぞれのファジ
ィラベルを示している。

【００２４】ここで、メンバシップ関数とは具体的な数
値がファジィラベルＰＢ〜ＮＢ等にどの程度所属してい
るかのグレードを示す関数で、推論の結果を具体的な数
値として取り扱うために用いている。例えば図３におい
て、光学式路面センサ１で検出した摩擦係数μがμ＝μ
a のときには、ファジィラベルＰＢ（摩擦係数はきわめ
て大きい）においてメンバシップ関数のグレード値は
「１」として設定され、摩擦係数μがμ＝μb のときに
はファジィラベルＰＢにおいてメンバシップ関数のグレ
ード値は「０．５」として設定され、それぞれのファジ
ィラベルＮＢ〜ＰＢについてメンバシップ関数のグレー
ド値が決められる。また、図４，図５に示すメンバシッ
プ関数についても同様である。

【００２５】そして、コントロールユニット１は摩擦係
数μ，荷重Ｎを使って各ルールに対して前件部となるメ
ンバシップ関数のグレード値を求め、この結果から後件
部となる制御信号Ｔのメンバシップ関数の形を下記のよ
うに修正してファジィ推論を行う。

【００２６】即ち、図６に示すプロセス１では、光学式
路面センサ１からコントロールユニット３に入力される
摩擦係数μがμ＝μ1 のときに、これはファジィラベル
Ｚ０に属し、メンバシップ関数のグレード値は０．３と
なる。

【００２７】一方、プロセス２では、重量センサ２から
コントロールユニット３に入力される荷重ＮがＮ＝Ｎ1
のときに、これはファジィラベルＰＭに属し、メンバシ
ップ関数のグレード値は０．８となる。

【００２８】次に、プロセス３では、プロセス１による
摩擦係数μ1 のグレード値０．３に対応させるようにメ
ンバシップ関数の形を修正する。

【００２９】また、プロセス４では、荷重Ｎ1 のグレー
ド値０．８に対応させるようにメンバシップ関数の形を
修正する。

【００３０】そして、プロセス５では、プロセス３，４
によるメンバシップ関数を重ね合わせた図形を求める。

【００３１】次に、プロセス６では、プロセス５で求め
た図形の重心位置Ｇの横軸座標Ｔ1をアナログ量として
演算し、後件部のファジィラベルＺ０に対するこの重心
位置Ｇの横軸座標Ｔ1 に基づいて制御信号Ｔ（駆動力）
を決める。

【００３２】かくして、本実施例では、車両の進行方向
前側の路面状態を路面の摩擦係数μとして非接触で検出
する光学式路面センサ１を車両に設け、車両の車体と駆
動輪との間には駆動輪にかかる荷重Ｎを検出する重量セ
ンサ２を設け、これらの摩擦係数μおよび荷重Ｎを入力
としてコントロールユニット３でファジィ推論を行い、
この推論結果に応じた制御信号Ｔを駆動装置４に出力す
ることにより、該駆動装置４で前記車両の駆動力を制御
する構成としたから、路面に対して駆動輪をスリップ
（空転）させることなく路面と駆動輪との摩擦力に対応
させて駆動力をファジィ制御することができ、例えば凍
結した路面から車両を発進させる場合でも車両が蛇行し
たりするのを防止でき、走行安定性や安全性を向上させ
ることができる。

【００３３】また、コントロールユニット３の記憶エリ
ア３Ａ内にはファジィ推論を行うためのファジィルール
を格納しているので、制御用プログラムを簡略化して高
度な駆動力制御を行うことができ、燃費の向上等を図る
ことができる。

【００３４】なお、前記実施例では、路面状態検出手段
として光学式路面センサ１を用いる場合を例に挙げて説
明したが、本発明はこれに限らず、例えば車両の前部側
に路面に接触して路面の摩擦係数μを検出するローラ等
からなる接触式路面センサを設けてもよく、この場合で
もコントロールユニット３による駆動力制御がファジィ
推論によって迅速かつ適切に行われるため、駆動輪を僅
かにスリップさせるだけで応答性のよい駆動力制御を行
うことができ、燃費や安全性を向上することができる。

【００３５】また、前記実施例では、図３〜図４に示す
如く、各メンバシップ関数は二等辺三角形によるものを
例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、例え
ば台形や釣鐘形状をなすメンバシップ関数を用いてもよ
く、これらの形状は適宜に変えてもよいものである。

【００３６】さらに、前記実施例では、エンジンの吸入
空気量や燃料の噴射量を変えることによって駆動力を制
御するものとして説明したが、これに替えて、例えば点
火時期を変えたり、制動力を変えたりして駆動輪の駆動
トルクを制御してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、車
両用駆動力制御装置を、車両に設けられ、路面状態を検
出する路面状態検出手段と、前記車両に設けられ、駆動
輪側にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検
出手段および路面状態検出手段からの検出信号に基づき
ファジィ推論を行うファジィ推論手段と、該ファジィ推
論手段の推論結果に応じて前記車両の駆動力を制御する
駆動力制御手段とから構成したから、路面状態（例えば
摩擦係数）と駆動輪にかかる荷重とから適切な駆動輪の
駆動力をファジィ推論手段によって推論することがで
き、駆動輪をほとんどスリップさせずに駆動力制御を行
うことができる。従って、路面状態に応じて迅速かつ適
切な駆動力制御を行うことができ、スリップ等を防止し
て走行安定性や安全性の向上を図り得る等、種々の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による駆動力制御装置を示す制
御ブロック図である。

【図２】コントロールユニットの記憶エリア内に格納し
た摩擦係数，荷重および駆動力の制御信号のファジィル
ールを示す説明図である。

【図３】摩擦係数のメンバシップ関数を示す説明図であ
る。

【図４】駆動輪にかかる荷重のメンバシップ関数を示す
説明図である。

【図５】駆動力の制御信号のメンバシップ関数を示す説
明図である。

【図６】コントロールユニットによるファジィ推論処理
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 光学式路面センサ（路面状態検出手段） ２ 重量センサ（荷重検出手段） ３ コントロールユニット（ファジィ推論手段） ４ 駆動装置（駆動力制御手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に設けられ、路面状態を検出する路
   面状態検出手段と、前記車両に設けられ、駆動輪側にか
   かる荷重を検出する荷重検出手段と、該荷重検出手段お
   よび路面状態検出手段からの検出信号に基づきファジィ
   推論を行うファジィ推論手段と、該ファジィ推論手段の
   推論結果に応じて前記車両の駆動力を制御する駆動力制
   御手段とから構成してなる車両用駆動力制御装置。