(57)【要約】【課題】定常走行時であっても路面状態を的確に判定することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両が有する車輪に作用する駆動力を車輪に作用する接地荷重で除算することによって駆動力係数を算出し、前後輪の車輪速を用いてスリップ率を算出し、駆動力係数とスリップ率との関係を与える直線の傾きを算出する傾き算出部と、所定のスリップ率以下の領域で算出した傾きを基準傾きと比較することによって車両が走行中の路面状態を判定する路面状態判定部と、を備える。【選択図】図１
2020032850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が有する車輪に作用する駆動力を前記車輪に作用する接地荷重で除算することによって駆動力係数を算出し、前後輪の車輪速を用いてスリップ率を算出し、前記駆動力係数と前記スリップ率との関係を与える直線の傾きを算出する傾き算出部と、
所定のスリップ率以下の領域で算出した前記傾きを基準傾きと比較することによって前記車両が走行中の路面状態を判定する路面状態判定部と、
を備える車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、路面状態としての路面摩擦係数のスリップ率に対する変化率であるタイヤ特性曲線の傾きを算出し、この傾きを予め設定した閾値と比較することにより、路面状態を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、前輪車輪速、後輪車輪速、後輪加速度、前輪車輪速差分値、後輪車輪速差分値、および後輪加速度差分値を演算し、さらに駆動輪に作用する接地荷重である前輪接地荷重を演算し、これらの値に基づいてタイヤ特性曲線の傾きを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両が定常走行している場合には、スリップ率の変化量と路面摩擦係数の変化量がそれぞれ小さく、タイヤ特性曲線の傾きが不定となって路面状態を的確に判定することができない場合がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、定常走行時であっても路面状態を的確に判定することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両の制御装置は、車両が有する車輪に作用する駆動力を前記車輪に作用する接地荷重で除算することによって駆動力係数を算出し、前後輪の車輪速を用いてスリップ率を算出し、前記駆動力係数と前記スリップ率との関係を与える直線の傾きを算出する傾き算出部と、所定のスリップ率以下の領域で算出した前記傾きを基準傾きと比較することによって前記車両が走行中の路面状態を判定する路面状態判定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車輪に作用する駆動力を該車輪の接地荷重で除算することによって駆動力係数を算出し、前後輪の車輪速を用いてスリップ率を算出し、駆動力係数とスリップ率との関係を与える直線の傾きを算出し、所定のスリップ率以下の領域で算出した傾きを基準傾きと比較することによって車両が走行中の路面状態を判定するため、定常走行時であっても傾きが不定となることがなく、路面状態を的確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る車両の制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、駆動力係数について説明する図である。
【図３】図３は、スリップ率と路面摩擦係数との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る車両の制御装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態に係る車両の制御装置が備える路面状態判定部が行う路面状態判定処理の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施の形態に係るスリップ率算出装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施の形態に係る車両の制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。車両の制御装置１は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１１、加速度センサ１２、前輪回転数センサ１３、後輪回転数センサ１４、エンジン制御部１５、およびブレーキ制御部１６を備える。加速度センサ１２は、車両の加速度を検出し、検出信号をＥＣＵ１１に出力する。前輪回転数センサ１３は、前輪回転数を検出し、検出信号をＥＣＵ１１に出力する。ＥＣＵ１１には、各センサからのセンサ信号や、エンジン（原動機）総駆動力２１および減速化信号２２が入力される。エンジン制御部１５およびブレーキ制御部１６は、ＥＣＵ１１が取得する各種情報に基づいて車両のエンジンおよびブレーキをそれぞれ制御する信号を出力する。なお、ＥＣＵ１１には、上記以外のセンサ類や制御対象が接続されていてもよい。
【００１１】
ＥＣＵ１１は、傾き算出部１７と、路面状態判定部１８とを有する。傾き算出部１７は、駆動力係数を算出する駆動力係数算出部１７１と、スリップ率を算出するスリップ率算出部１７２とを有する。
【００１２】
駆動力係数算出部１７１は、加速度センサ１２から取得した加速度を用いて車両の前輪に作用する接地荷重Ｗを算出する。また、駆動力係数算出部１７１は、エンジン総駆動力を用いて前輪に作用する駆動力Ｆを求める。駆動力係数算出部１７１は、駆動力Ｆを求める際、慣性損失を除去してもよい。駆動力係数算出部１７１は、求めた駆動力Ｆを接地荷重Ｗで除算することによって得られる商Ｆ／Ｗを駆動力係数μｄとして算出する。この駆動力係数μｄは、図２に示すように、路面摩擦係数μを１としたときの路面の特性を示す指標である。なお、図２では、車両１００が路面に対して及ぼす力をベクトルで記載しているため、車両１００に作用する力は、図２のベクトルとは逆向きである。
【００１３】
スリップ率算出部１７２は、所定期間に前輪回転数センサ１３および後輪回転数センサ１４からそれぞれ取得した前輪回転数および後輪回転数の情報に基づいて前輪平均車輪速ｖｆおよび後輪平均車輪速ｖｒを算出し、これらを用いた以下の式（１）にしたがってスリップ率λを算出する。
λ＝（ｖｆ−ｖｒ）／ｖｆ  ・・・（１）
なお、スリップ率算出部１７２は、式（１）を計算する際、幾何学的に回転数を調整することによって旋回補正を実行してもよい。
【００１４】
ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを有するマイクロコンピュータを用いて構成される。ＥＣＵ１１は、入力されたデータや、予めＲＡＭに記憶しているデータおよびプログラムを使用して各種演算を行い、演算結果に基づく指令信号を制御対象に出力する。
【００１５】
図３は、スリップ率と路面摩擦係数との関係を説明する図である。スリップ率と路面摩擦係数との関係は、走行する路面の種類によって異なる。具体的には、図３において、曲線Ｃ１は乾燥したアスファルトの路面、曲線Ｃ２は薄い水膜で濡れたアスファルトの路面、曲線Ｃ３は厚い水膜で濡れたアスファルトの路面、曲線Ｃ４は新雪が積もった路面、曲線Ｃ５は雪が固まった路面、曲線Ｃ６は氷が滑らかに張った路面である。曲線Ｃ１〜Ｃ６は、スリップ率が１０％以下である領域Ｄ（微小スリップ領域）において、いずれもほぼ直線である。したがって、領域Ｄは、スリップ率に対して路面摩擦係数がおおむね線形に変化する領域とみなすことができる。各曲線における路面摩擦係数の最大値は、路面毎の最大静止摩擦力を荷重で正規化した値である。以下、領域Ｄを路面状態の判定対象領域とする。
【００１６】
つぎに、車両の制御装置１が実行する処理の概要を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００１７】
まず、駆動力係数算出部１７１は、駆動力係数μｄ＝Ｆ／Ｗを算出する（ステップＳ１）。具体的には、駆動力係数算出部１７１は、加速度センサ１２から取得した加速度を用いて車両の前輪に作用する接地荷重Ｗを算出し、エンジン総駆動力２１を用いて前輪に作用する駆動力Ｆを算出した後、駆動力Ｆを接地荷重Ｗで除算することによって駆動力係数μｄ＝Ｆ／Ｗを算出する。
【００１８】
ステップＳ１と並行して、スリップ率算出部１７２は、上述した式（１）に基づいてスリップ率λを算出する（ステップＳ２）。
【００１９】
ステップＳ１およびＳ２の後、傾き算出部１７は、ステップＳ１で算出した駆動力係数μｄとステップＳ２で算出したスリップ率λを用いることにより、点（λ，μｄ）と原点（０，０）とを通る直線の傾きＳＬ＝μｄ／λを算出する（ステップＳ３）。
【００２０】
この後、路面状態判定部１８は、傾き算出部１７が算出した傾きＳＬを用いることにより、車両が走行する路面状態を判定する（ステップＳ４）。以下、図５を参照して路面状態判定部１８の処理の概要を説明する。図５では、スリップ率λが０．０１〜０．０３（１〜３％）の領域を示している。
【００２１】
直線Ｌ０は、基準傾きを与える直線であり、路面摩擦係数μが１の場合に対応する直線である。直線Ｌ０は、点Ｐと原点を通過する。点Ｐは、スリップ率λが０．０３、駆動力係数μｄが１．０なので、直線Ｌ０の傾き（基準傾き）ＳＬ０は、
ＳＬ０＝１．０/０．０３＝３０である。
【００２２】
これに対して、点Ｑ、Ｒは、傾き算出部１７が算出した演算値の例を示す点である。点Ｑは、スリップ率λが０．０１、駆動力係数μｄが０．８なので、点Ｑと原点を通る直線Ｌ１の傾きＳＬ１は、ＳＬ１＝０．８/０．０１＝８０である。点Ｒは、スリップ率λが０．０２、駆動力係数μｄが０．２なので、点Ｑと原点を通る直線Ｌ２の傾きＳＬ２は、ＳＬ２＝０．２/０．０２＝１０である。
【００２３】
路面状態判定部１８は、演算値の傾きと基準傾きとの比の値を計算する。
演算値の傾きがＳＬ１である場合、比の値はＳＬ１／ＳＬ０＝８０／３０≒２．６６７である。この場合、路面状態判定部１８は、路面摩擦係数μが１より大きい路面状態にあると判定する。
これに対し、演算値の傾きがＳＬ２である場合、比の値はＳＬ２／ＳＬ０＝１０／３０≒０．３３３である。演算値の傾きがＳＬ２の場合、路面状態判定部１８は、走行中の路面は、路面摩擦係数μが１より小さい路面状態にあると判定する。
【００２４】
なお、路面状態判定部１８は、基準傾きと演算値の傾きとを比較し、その比の値から走行中の路面摩擦係数μを推定し、推定結果に基づいて路面状態を判定してもよい。この場合、路面状態判定部１８は、比の値と路面摩擦係数μとの対応関係を予め記憶しておき、演算値を用いて算出した比の値から路面摩擦係数μを推定する。
【００２５】
以上説明した実施の形態によれば、車輪に作用する駆動力を該車輪の接地荷重で除算することによって駆動力係数を算出し、前後輪の車輪速を用いてスリップ率を算出し、駆動力係数とスリップ率との関係を与える直線の傾きを算出し、所定のスリップ率以下の領域で算出した傾きを基準傾きと比較することによって車両が走行中の路面状態を判定するため、定常走行時であっても駆動力が発生している間は傾きが不定となることがなく、路面状態を的確に判定することができる。
【００２６】
また、実施の形態によれば、路面摩擦係数によらず、常に生じる車輪の微小なスリップをとらえ、車輪が大きくスリップし始める前に路面状態を判定することができる。
【００２７】
また、実施の形態によれば、微小スリップ領域では、スリップ率と駆動力係数との関係が略線形に変化することを利用し、この領域における直線の傾きを基準傾きと比較することによって路面状態を判定するため、路面状態を高精度に判定することができる。
【００２８】
（その他の実施の形態）
以上の説明では車両が二輪駆動で走行する場合を説明したが、四輪駆動で走行可能な車両にも適用することが可能である。ただし、四輪駆動で走行する場合のスリップ率の演算結果は、二輪駆動で走行する場合よりも目減りする。このため、四輪駆動で走行する場合には、路面との相対速度率（スリップ率）を演算することができない。
【００２９】
そこで、スリップ率算出部１７２は、車両が四輪駆動で走行している場合、前輪路面摩擦係数μｆ、後輪路面摩擦係数μｒ、および前後輪車輪速差ΔＮをそれぞれ算出し、算出結果に基づいて前後輪のスリップ率λを算出する。その際、スリップ率算出部１７２は、前輪路面摩擦係数μｆと後輪路面摩擦係数μｒの大小に応じて、以下に示す異なる演算によってスリップ率λを算出する。
・μｆ＞μｒの場合
λ＝μｒ×ΔＮ／（μｆ−μｒ）＋ΔＮ
・μｆ＜μｒの場合
λ＝μｆ×ΔＮ／（μｒ−μｆ）＋ΔＮ
【００３０】
これにより、四輪駆動車において、前輪が滑ったときに後輪へ駆動力を配分するスリップフィードバック方式を適用する場合、滑りやすい走行中に前輪が伝達できる駆動力を超えて大きく滑り出す前に、後輪に駆動力を配分することによって走行安定性を高めることができる。また、後輪に対して必要以上の駆動力を配分することもなく、燃費性能を向上させることもできる。
【００３１】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１  車両の制御装置
１１  ＥＣＵ
１２  加速度センサ
１３  前輪回転数センサ
１４  後輪回転数センサ
１５  エンジン制御部
１６  ブレーキ制御部
１７  傾き算出部
１８  路面状態判定部
２１  エンジン（原動機）総駆動力
２２  減速化信号
１００  車両
１７１  駆動力係数算出部
１７２  スリップ率算出部
Ｃ１〜Ｃ６  曲線
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２  直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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