(57)【要約】【課題】すべりが生じているか否かを車輪単位で精度よく判定する。【解決手段】検出部３１は、車輪５に作用する作用力を直接的に検出する。判定部３２は、検出部３１によって検出される作用力を経時的にモニタリングし、作用力の推移に基づいて、車輪５にすべりが生じているか否かを判定する。【選択図】図１
2006007891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリップ判定装置において、
車輪に作用する作用力を直接的に検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記作用力を経時的にモニタリングし、当該作用力の推移に基づいて、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定する判定部と
を有することを特徴とするスリップ判定装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記作用力として前記車輪に作用する前後力を検出し、
前記判定部は、前記検出された前後力の現在値と、当該現在値よりもタイミング的に前に検出された前記前後力とを比較することにより、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載されたスリップ判定装置。
【請求項３】
スリップ判定装置において、
スロットル開度、エンジン回転数およびシフトポジションを含む車両の運転状態量を検出する状態量センサと、
車輪に作用する前後力を直接的に検出する検出部と、
前記車両の運転状態量と、前記車両に要求される前後力との対応関係を規定した変換マップを参照し、前記検出された運転状態量に基づいて、ドライバーによって前記車両に要求される前後力を特定するとともに、当該特定された前後力と、前記検出された前後力とを比較することによって、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定する判定部と
を有することを特徴とするスリップ判定装置。
【請求項４】
前記車輪の車輪速度を検出する車輪速センサをさらに有し、
前記判定部は、前記検出された車輪速度の現在値と、当該現在値よりもタイミング的に前に検出された前記車輪速度とをさらに比較することにより、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定することを特徴とする請求項２または３に記載されたスリップ判定装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記作用力として前記車輪に作用する上下力を検出し、
前記判定部は、前記検出された上下力の現在値と、当該現在値よりもタイミング的に前に検出された前記上下力とをさらに比較することにより、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載されたスリップ判定装置。
【請求項６】
前記検出部は、複数の前記車輪を備える車両において当該車輪のそれぞれに作用する前記作用力を検出し、
前記判定部は、前記車輪のそれぞれを処理対象として、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載されたスリップ判定装置。
【請求項７】
車両運動制御装置において、
請求項１から６に記載された前記スリップ判定装置と、
前記スリップ判定装置による判定結果に基づいて、車両の運動状態を制御する制御部と
を有することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スリップ判定装置によって前記車輪にすべりが生じていると判定された場合には、前記車輪のすべりに起因して前記車両に生じるヨーモーメントを抑制するように、前記車輪の操舵角、前記車輪に与えられる制動力、または前記車輪に与えられる駆動力を制御することを特徴とする請求項７に記載された車両運動制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記スリップ判定装置によって前記車輪にすべりが生じていると判定された場合には、路面に対する前記車輪のグリップ力が大きくなるように、車速を減少させることを特徴とする請求項７または８に記載された車両運動制御装置。
【請求項１０】
スリップ判定方法において、
車輪に作用する作用力を直接的に検出する第１のステップと、
前記検出部によって検出される前記作用力を経時的にモニタリングし、当該作用力の推移に基づいて、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定する第２のステップと
を有することを特徴とするスリップ判定方法。
【請求項１１】
スリップ判定方法において、
スロットル開度、エンジン回転数およびシフトポジションを含む車両の運転状態量を検出するとともに、車輪に作用する前後力を直接的に検出する第１のステップと、
前記車両の運転状態量と、前記車両に要求される前後力との対応関係を規定した変換マップを参照し、前記検出された運転状態量に基づいて、ドライバーによって前記車両に要求される前後力を特定する第２のステップと、
前記特定された前後力と、前記検出された前後力とを比較することによって、前記車輪にすべりが生じているか否かを判定する第３のステップと
を有することを特徴とするスリップ判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリップ判定装置および方法、ならびにそれを用いた車両運動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクション制御、制動力制御またはトルク配分制御に代表される車両の運動状態制御では、その制御精度の向上を図るべく、車輪と路面との間のグリップ状態に着目した制御が行われている。グリップ状態は、車輪に生じているすべりの有無、或いは、路面状態を推定することにより、特定することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ヨーレート等の車両の状態量に着目し、車両に生じる実際の状態量と、予め設定された基準値との偏差に基づいて、ハイドロプレーニング状態を判定する手法が開示されている。特許文献２には、カメラから得られる撮像画像において、路面の光沢の有無を検出することで路面状態を検出する装置が開示されている。特許文献３には、水膜センサによってタイヤと路面との間に存在する水膜が検出された場合、路面粗さが小さくかつ車速が大きいほど路面が滑り易いと判定する装置が開示されている。
【特許文献１】特開平０８−３２４４０９号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０３７８号公報
【特許文献３】特開２００１−９９７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に開示された手法では、路面全体のすべり易さを推定することはできるものの、車輪が実際にすべっているか否かを検出することは困難である。また、特許文献１または特許文献３に開示された手法では、すべての車輪という全体的な視点からすべり易さを判定しているに過ぎず、車輪単位ですべりが生じているか否かを判定することが困難である。車両制御の精度向上といった観点からは、どの車輪がすべっているのかを検出することが好ましい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、すべりが生じているか否かを車輪単位で精度よく判定することである。
【０００６】
また、本発明の別の目的は、車輪に生じているすべりの有無を判定することにより、車両の運動状態の制御を精度よく実行することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、スリップ判定装置を提供する。このスリップ判定装置は、車輪に作用する作用力を直接的に検出する検出部と、  検出部によって検出される作用力を経時的にモニタリングし、作用力の推移に基づいて、車輪にすべりが生じているか否かを判定する判定部とを有する。
【０００８】
ここで、第１の発明において、検出部は、作用力として車輪に作用する前後力を検出し、判定部は、検出された前後力の現在値と、現在値よりもタイミング的に前に検出された前後力とを比較することにより、車輪にすべりが生じているか否かを判定することが好ましい。
【０００９】
また、第２の発明は、スリップ判定装置を提供する。このスリップ判定装置は、スロットル開度、エンジン回転数およびシフトポジションを含む車両の運転状態量を検出する状態量センサと、車輪に作用する前後力を直接的に検出する検出部と、車両の運転状態量と、車両に要求される前後力との対応関係を規定した変換マップを参照し、検出された運転状態量に基づいて、ドライバーによって車両に要求される前後力を特定するとともに、特定された前後力と、検出された前後力とを比較することによって、車輪にすべりが生じているか否かを判定する判定部とを有する。
【００１０】
ここで、第１の発明または第２の発明において、スリップ判定装置は、車輪の車輪速度を検出する車輪速センサをさらに有していてもよい。この場合、判定部は、検出された車輪速度の現在値と、現在値よりもタイミング的に前に検出された車輪速度とをさらに比較することにより、車輪にすべりが生じているか否かを判定することが好ましい。
【００１１】
また、第１の発明または第２の発明において、第１検出部は、作用力として車輪に作用する上下力を検出してもよい。この場合、判定部は、検出された上下力の現在値と、現在値よりもタイミング的に前に検出された上下力とをさらに比較することにより、車輪にすべりが生じているか否かを判定することが望ましい。
【００１２】
さらに、第１の発明または第２の発明において、検出部は、複数の車輪を備える車両において車輪のそれぞれに作用する作用力を検出してもよい。この場合、判定部は、車輪のそれぞれを処理対象として、車輪にすべりが生じているか否かを判定することが好ましい。
【００１３】
また、第３の発明は、上述した第１または第２の発明にかかるスリップ判定装置と、スリップ判定装置による判定結果に基づいて、車両の運動状態を制御する制御部とを有する車両運動制御装置を提供する。
【００１４】
ここで、第３の発明において、制御部は、スリップ判定装置によって車輪にすべりが生じていると判定された場合には、車輪のすべりに起因して車両に生じるヨーモーメントを抑制するように、車輪の操舵角、車輪に与えられる制動力、または車輪に与えられる駆動力を制御することが好ましい。
【００１５】
また、第３の発明において、制御部は、スリップ判定装置によって車輪にすべりが生じていると判定された場合には、路面に対する車輪のグリップ力が大きくなるように、車速を減少させることが好ましい。
【００１６】
さらに、第４の発明は、スリップ判定方法を提供する。このスリップ判定方法は、車輪に作用する作用力を直接的に検出する第１のステップと、検出部によって検出される作用力を経時的にモニタリングし、作用力の推移に基づいて、車輪にすべりが生じているか否かを判定する第２のステップとを有する。
【００１７】
また、第５の発明は、スリップ判定方法を提供する。このスリップ判定方法は、スロットル開度、エンジン回転数およびシフトポジションを含む車両の運転状態量を検出するとともに、車輪に作用する前後力を直接的に検出する第１のステップと、車両の運転状態量と、車両に要求される前後力との対応関係を規定した変換マップを参照し、検出された運転状態量に基づいて、ドライバーによって車両に要求される前後力を特定する第２のステップと、特定された前後力と、検出された前後力とを比較することによって、車輪にすべりが生じているか否かを判定する第３のステップとを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、作用力を経時的にモニタリングし、この作用力の推移に基づいて、車輪にすべりが生じているか否かが判定される。本発明の検出部は、車輪の作用する力を車輪単位で検出することができるので、車輪単位におけるすべりを判定することができる。また、検出部は、作用力を直接的に検出する関係上、その値を精度よく検出する。そのため、検出結果から、すべりの有無を精度よく判定することが可能となる。さらに、このような判定結果に基づいて、車両の運動状態を制御することにより、すべりによる車両の不安定な運動状態を解消することとができるので、操安性向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる車両運動制御装置が適用された車両の説明図である。この車両は、前後四輪で駆動する四輪駆動車である。エンジン１のクランクシャフト（図示せず）からの動力は、自動変速機２、センタディファレンシャル装置３を介して、前輪側および後輪側の駆動軸（車軸）４へとそれぞれ伝達される。車軸４に動力が伝達されると、車輪５に回転トルクが加えられ、これにより、車輪５に駆動力が発生する。
【００２０】
この四輪駆動車のステアリング装置には、操舵用の車輪（前輪）５と、ハンドル６とが機械的に分離したステアバイワイヤ機構が採用されている。このステアバイワイヤ機構では、ハンドル角θhと操舵角δfとの関係が任意に設定される。ドライバーによって回転操作されるハンドル６は、操舵入力軸７の一端に固定的に取付けられている。操舵入力軸７の他端は、第１の動力伝達機構８に接続されており、この第１の動力伝達機構８には、第１のモータ９の出力軸が接続されている。これにより、第１のモータ９において発生した動力は、第１の動力伝達機構８および操舵入力軸７を介し、操舵反力としてハンドル６に伝達される。
【００２１】
一方、前輪５は、その操舵角δfが操舵アクチュエータとしての第２のモータ１０によって設定される。この第２のモータ１０は、その出力軸が第２の動力伝達機構１１に接続されており、第２のモータにおける動力は、この第２の動力伝達機構１１を介して、操舵出力軸１２へと伝達される。操舵出力軸１２には、前輪５に接続したラック１３と歯合するピニオン１４が固定的に取付けられている。このため、第２のモータ１０から伝達された動力によりピニオン１４が回転すると、ラック１３が軸線方向に変位し、この変位に応じて、前輪５の操舵角δfが変化する。
【００２２】
第１および第２のモータ９，１０の動作量は、車輪制御装置１５によって制御される。車輪制御装置１５には、これらのモータ９，１０の動作制御を行うために、各種センサ１６〜１９からの検出信号が入力されている。ハンドル角センサ１６は、操舵入力軸７に取付けられており、ハンドル６のハンドル角（例えば、中立位置からの回転角）を検出する。操舵角センサ１７は、操舵出力軸１２に取付けられており、操舵出力軸１２の回転角を検出することにより、前輪５の操舵角（中立位置からの回転角）δfを検出する。トルクセンサ１８は、操舵出力軸１２に取付けられており、操舵出力軸１２に作用するトルク（路面反力トルク）を検出する。車輪速センサ１９は、車輪５の車輪速度ｖを検出するセンサであり、４つの車輪５のそれぞれに設けられている。
【００２３】
前輪５の操舵角δfを制御する場合、車輪制御装置１５は、まず、車速（車輪速度ｖ）に基づいて、ステアリングギヤ比を特定する。通常、ステアリングギヤ比は、車速に応じて可変的に設定されており、実験やシミュレーションを通じて、ステアリングギヤ比と車速との対応関係が適切に設定されたマップ等を参照することにより、一義的に特定される。つぎに、特定されたステアリングギヤ比と、検出されたハンドル角とに基づいて、操舵角δfの目標値である目標操舵角δf＊が算出される。そして、検出された現在の操舵角δfに基づいて、目標操舵角δf＊を実現するための第２のモータ１０の制御量が算出される。算出された制御量Ｔwは、第２のモータ１０に出力され、制御量に応じて第２のモータ１０が動作することにより、車輪５の操舵角δfが目標操舵角δf＊に調整される。
【００２４】
また、車輪制御装置１５は、予め実験やシミュレーションを通じて作成された係数テーブルを参照し、車速に対応したトルク係数を決定する。決定されたトルク係数、検出されたハンドル角、および、検出された路面反力トルクに基づいて、操舵反力の目標値が算出され、この目標値に応じた第１のモータ９の制御量が算出される。算出された制御量は、第１のモータ９に出力され、制御量に応じて第１のモータ９が動作することにより、ハンドル角に対応した操舵反力がハンドル６に付与されることとなる。
【００２５】
図２は、車両運動制御装置のブロック構成図である。この車両運動制御装置２０は、スリップ判定装置３０と、制御部４０とを主体に構成されている。スリップ判定装置３０は、スリップ判定、すなわち、車輪５に（路面との間で）すべりが生じているか否かを判定する装置であり、検出部３１と判定部３２とを主体に構成されている。
【００２６】
図３は、作用力の説明図である。検出部３１は、車輪５に作用する作用力を検出するセンサであり、４つの車輪５にそれぞれ設けられている。検出部３１によって検出される作用力としては、前後力Ｆx、横力Ｆyおよび上下力Ｆzが挙げられるが、本実施形態では、前後力Ｆxと上下力Ｆzとが重要である。前後力Ｆxは、車輪５の接地面に発生する摩擦力のうち車輪中心面に平行な方向に発生する分力であり、横力Ｆyは、車輪中心面に直角な方向に発生する分力である。上下力Ｆzは、鉛直方向に作用する力、いわゆる、垂直荷重である。個々の検出部３１は、ひずみゲージと、このひずみゲージから出力される電気信号を処理し、作用力に応じた検出信号を生成する信号処理回路とを主体に構成されている。車軸４に生じる応力は作用力に比例するという知得に基づき、ひずみゲージを車軸４に埋設することにより、作用力が直接的に検出される。なお、検出部３１の具体的な構成については、例えば、特開平０４−３３１３３６号公報および特開平１０−３１８８６２号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
【００２７】
判定部３２は、車輪５のそれぞれを処理対象として、検出部３１によって検出された作用力を経時的にモニタリングし、作用力の推移に基づいて、すべりの有無を判定する。そして、車輪５にすべりが生じている場合には、「スリップ」との判定結果が出力され、それ以外の場合、すなわち、車輪５にすべりが生じていない場合には、「非スリップ」との判定結果が出力される。なお、判定部３２には、判定精度の向上といった観点から、検出部３１からの検出信号以外にも、各種センサ１９，３３からの検出信号が入力されている。車輪速センサ１９は、上述したように、車輪速度ｖを検出するセンサであり、状態量センサ３３は、ヨーレートγ、横加速度（車両の横方向の加速度）Ｙg、スロットル開度θtといった車両の運転状態量を検出するセンサである。
【００２８】
制御部４０は、スリップ判定装置３０による判定結果に基づいて、車両の運動状態を制御する。具体的には、スリップ判定装置３０による判定結果が「スリップ」の場合には、車輪制御装置１５を制御し、車輪５のすべりに起因して車両に生じるヨーモーメントを抑制するように、前輪５の操舵角δfが調整される。
【００２９】
図４は、本実施形態に示す車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定間隔（例えば、100msec）で呼び出され、車両運動制御装置２０によって実行される。まず、ステップ１において、各種の検出値が読み込まれる。このステップ１において読み込まれる検出値は、ヨーレートγ（或いは横加速度Ｙg）、車輪速度ｖ、スロットル開度θt、前後力Ｆx、上下力Ｆzおよび操舵角δfである。
【００３０】
ステップ２において、判定実行条件が成立しているか否かが判断される。この判定実行条件は、スリップ判定を行うのに適した走行状態を規定した条件であり、ヨーレートγ或いは横加速度Ｙgが０付近であること、スロットル開度θtが一定であること等がこれに該当する。後述するように、すべりの有無は、所定期間（例えば、100msec）における前後力Ｆxの推移に着目して判断される。そこで、すべり以外の外乱の影響が検出値に生じづらい走行条件である等速直進走行時、スリップ判定を実行することが好ましい。そのため、ステップ３以降の実質的な判定処理を行う前提として、ステップ２の判断が設けられている。前者の条件は、ヨーレートγ或いは横加速度Ｙgの現在値が、０を基準値とする所定範囲内に存在するか否かにより（｜γ｜≦γth，｜Ｙg｜≦Ｙgth）、判断することができる。これに対して、後者の条件は、スロットル開度θtの経時的な変化量Δθtが判定値θtth以下であるか否かにより（Δθt≦θtth）、判断することができる。このステップ２において肯定判定された場合、すなわち、判定実行条件を具備する場合には（実行条件成立）、ステップ３に進む。一方、ステップ２において否定判定された場合、すなわち、判定実行条件を具備しない場合には（実行条件非成立）、後述するステップ１１に進む。
【００３１】
ステップ３において、スリップ判定フラグＦslpが「１」であるか否かが判断される。このスリップ判定フラグＦslpは初期的には「０」に設定されており、「１」は、現在の判定結果が「スリップ」であること意味する。このステップ３において否定判定された場合、すなわち、「スリップ」との判定結果が得られていない場合には、ステップ４に進む。一方、あるタイミングでスリップ判定フラグＦslpが「０」から「１」に一旦変更されると（「スリップ」との判定結果が出力されると）、それ以降は、判定結果が「非スリップ」となるまで、ステップ３の肯定判定に従い、後述するステップ９に進む。
【００３２】
ステップ４において、前後力Ｆxが減少したか否かが判断される。走行中、車輪５にすべりが発生すると、路面に対する車輪５のグリップ力が減少する。そのため、車輪５に与えられる駆動力が減少し、前後力Ｆxもその値が減少することとなる。そこで、このステップ４では、検出された前後力Ｆxの現在値と、この現在値よりもタイミング的に前に検出された前後力Ｆxとが比較される。具体的には、前回の処理タイミング（100msec前）における前後力Ｆxn-1を基準値として、現在の前後力Ｆxnが、この基準値Ｆxn-1に所定の定数ｋ1（ｋ1＜１）を乗算した値以下であるか否かが判断される。このステップ４において肯定判定された場合、すなわち、車輪５のすべりに相当する程度に前後力Ｆxが減少している場合には（Ｆxn≦ｋ1・Ｆxn-1）、ステップ５に進む。一方、ステップ４において否定判定された場合、すなわち、すべりに相当する程度に前後力Ｆxが減少していない場合には（Ｆxn＞ｋ1・Ｆxn-1）には、ステップ５以降の処理をスキップして、本ルーチンを抜ける。
【００３３】
ステップ５において、車輪速度ｖが増加したか否かが判断される。走行中にすべりが発生した場合、グリップ力の減少にともない、車輪５の回転速度が増加する。そこで、判定精度の向上といった観点から、前後力Ｆxの減少が認められた車輪５を処理対象として、車輪速度ｖが増加している否かが更に判断される。このステップ５では、前タイミングにおける車輪速度ｖn-1と、現在の車輪速度ｖnとが比較され、現在の車輪速度ｖnが、従前の車輪速度ｖn-1に所定の定数ｋ2（ｋ2＞１）を乗算した値以上であるか否かが判断される。このステップ５において肯定判定された場合、すなわち、すべりに相当する程度に車輪速度ｖが増加している場合には（ｖn≧ｋ2・ｖn-1）、ステップ６に進む。一方、ステップ５において否定判定された場合、すなわち、すべりに相当する程度に車輪速度ｖが増加していない場合には（ｖn＜ｋ2・ｖn-1）、ステップ６以降の処理をスキップして、本ルーチンを抜ける。
【００３４】
ステップ６において、上下力Ｆzが減少したか否かが判断される。すべりの発生は、前後力Ｆxの減少として検出値に表われるが、前後力Ｆxの減少は、平坦路走行から坂路走行へ移った際にも生じ得る。そこで、坂路走行へ移行した状況をすべりと判断することを回避すべく、前後力Ｆxが減少しかつ車輪速度ｖが増加した車輪５を処理対象として、このステップ６の判断が行われる。坂路では、傾斜に応じて車両が水平方向から傾く関係上、垂直加重の作用方向（鉛直方向）と、検出部３１における上下力Ｆzの検出方向とがずれるため、検出値は、真値よりも小さな値となる。通常、車両が等速直進走行を行っている際に車両の垂直荷重が大きく変わることはないので、上下力Ｆzを経時的にモニタリングすることにより、坂路走行を判断することができる。具体的には、前タイミングにおける上下力Ｆzn-1と、現在の上下力Ｆznとが比較され、現在の上下力Ｆznが、従前の上下力Ｆzn-1に所定の定数ｋ3（ｋ3＜１）を乗算した値以下であるか否かが判断される。このステップ６において否定判定された場合、すなわち、坂路走行に相当する程度に上下力Ｆzが減少していない場合には（ｖn＞ｋ3・ｖn-1）、ステップ７に進む。一方、ステップ６において否定判定された場合、すなわち、坂路走行に相当する程度に上下力Ｆzが減少している場合には（ｖn≦ｋ3・ｖn-1）、本ルーチンを抜ける。
【００３５】
ステップ４〜６の複合判断により、ある車輪５にすべりが生じていると判断されると、判定結果が「スリップ」となり、スリップ判定フラグＦslpが「１」にセットされる（ステップ７）。そして、ステップ７に続くステップ８において、所定のスリップ処理を実行した後に、本ルーチンを抜ける。
【００３６】
図５は、スリップ処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ８１において、状態量センサ３３によって検出されたヨーレートγが、正の値であるか否かが判断される。例えば、左回転時におけるヨーレートγの出力値を正と定義した場合には、状態量センサ３３のヨーレート検出値に基づいて、車両が左回転しているか否かを判断することができる。このステップ８１において肯定判定された場合、すなわち、車両が左回転している場合には（γ＞0）、ステップ８２に進む。ステップ８２では、現在の操舵角δfを参照し、この操舵角δfに対してΔδfだけ車輪５を右方向へ回転させた値が目標操舵角δf＊として算出され、この演算値が車輪制御装置１５に対して出力される。これにより、車輪制御装置１５では、算出された目標操舵角δf＊に基づいて、第２のモータ１０の制御量を算出し、車輪の操舵角δfが目標操舵角δf＊に調整される。一方、ステップ８１において否定判定された場合、すなわち、車両が左回転していない場合には（γ≦0）、ステップ８３に進む。
【００３７】
ステップ８３において、ヨーレートγの値が負であるか否か、すなわち、車両が右回転しているか否かが判断される。このステップ８３において肯定判定された場合、すなわち、車両が右回転している場合には、ステップ８４に進む。そして、ステップ８４では、現在の操舵角δfを参照し、この操舵角δfに対してΔδfだけ車輪５を左方向へ回転させた値が目標操舵角δf＊として算出され、この演算値が車輪制御装置１５に対して出力される。これにより、車輪制御装置１５では、算出された目標操舵角δf＊に基づいて、第２のモータ１０の制御量を算出し、車輪の操舵角δfが目標操舵角δf＊に調整される。一方、ステップ８３において否定判定された場合、すなわち、車両が右回転していない場合には（γ≧0）、操舵角δfの制御は行わず、本ルーチンを抜ける。
【００３８】
図４に示すステップ９において、前後力Ｆxが増加したか否かが判断される。一旦、車輪５にすべりが生じたものの、そのすべりが解消された場合には、路面に対する車輪５のグリップ力が増加する。そのため、車輪５に与えられる駆動力が増加し、前後力Ｆxもその値が増加する。そこで、このステップ９では、「スリップ」との判定がなされた車輪５を対象として、前回の処理タイミング（100msec前）における前後力Ｆxn-1と、現在の前後力Ｆxnとが比較される。具体的には、前タイミングにおける前後力Ｆxn-1を基準値として、現在の前後力Ｆxnが、この基準値Ｆxn-1に所定の定数ｋ4（ｋ4＞１）を乗算した値以上であるか否かが判断される。このステップ４において肯定判定された場合、すなわち、すべりが解消したと見なせる程度に前後力Ｆxが増加している場合には（Ｆxn≧ｋ4・Ｆxn-1）、ステップ１０に進む。一方、ステップ９において否定判定された場合、すなわち、すべりが解消したと見なせる程度に前後力Ｆxが増加していない場合には（Ｆxn＜ｋ4・Ｆxn-1）、「スリップ」との判定結果を継続すべく、上述したステップ７に進む。
【００３９】
ステップ１０では、車輪速度ｖが減少したか否かが判断される。すべりが解消した場合、グリップ力が増加するため、車輪５の回転速度は減少する。そこで、ステップ９において前後力Ｆxの増加が認められた車輪５を処理対象として、更に車輪速度ｖが減少している否かが判断される。このステップ１０では、前タイミングにおける車輪速度ｖn-1と、現在の車輪速度ｖnとを比較することにより、現在の車輪速度ｖnが、従前の車輪速度ｖn-1に所定の定数ｋ5（ｋ5＜１）を乗算した値以下であるか否かが判断される。このステップ１０において肯定判定された場合、すなわち、すべりが解消したと見なせる程度に車輪速度ｖが減少している場合には（ｖn≦ｋ2・ｖn-1）、ステップ１１に進む。一方、ステップ１０において否定判定された場合、すなわち、すべりが解消したと見なせる程度に車輪速度ｖが増加していない場合には（ｖn＞ｋ2・ｖn-1）には、「スリップ」との判定結果を継続すべく、上述したステップ７に進む。
【００４０】
ステップ９，１０の複合判断により、車輪５にすべりが生じていないと判断されると、判定結果が「非スリップ」となる。そして、スリップ判定フラグＦslpが「０」にセットされ（ステップ１１）、本ルーチンを抜ける。
【００４１】
本実施形態によれば、検出部３１によって検出される前後力Ｆxを経時的にモニタリングし、この前後力Ｆxの推移に基づいて、車輪にすべりが生じているか否かが判定される。検出部３１は、個々の車輪５の作用する力をそれぞれ検出することができるように、車輪５のそれぞれに設けられている。そのため、本実施形態では、車輪単位においてすべりを判定することができる。また、検出部３１は、作用力を直接的に検出する関係上、その値を精度よく検出することができる。そのため、検出された前後力Ｆxの推移に、すべりによる影響も精度よく特定することが可能となり、すべりを精度よく判定することが可能となる。さらに、このような判定結果に基づいて、車両の運動状態を制御することにより、すべりによる車両の不安定な運動状態を解消することとができるので、操安性向上を図ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、車輪速度ｖの変化、上下力Ｆzの変化にも着目し、スリップ判定が行われる。そのため、例えば、路面の凹凸を車輪５が通過した場合のように、前後力Ｆxの一時的な変化に対して、「スリップ」との誤判定を行う可能性が低減され、判定の精度向上を図ることができる。なお、本実施形態によれば、前後力Ｆxの変化、特に駆動時の変化に着目しているが、本発明は、制動時の変化についても同様に適用することができる。通常、制動時には、前後力Ｆxは負の値となるので、前後力Ｆxの値が増加した場合に、すべりが発生したと判断することができる。同様に、すべりが発生した場合には、車輪速度ｖが低下するので、これを追加的な条件として用いることも可能である。
【００４３】
本実施形態では、車両に生じるヨーモーメントを状態量センサ２７によって検出し、この検出結果に基づいて制御を行っている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、すべりが検出された車輪５に基づいて、一義的に制御を行ってもよい。具体的には、右側の車輪５における判定結果が「スリップ」である場合には、現在の操舵角δfよりも左側へ操舵されるように操舵角δfを制御するといったように、すべりが検出された車輪５とは逆方向へ操舵角を制御する。この手法では、状態量センサ３３が不要となるので、車両運動制御装置２０の構造の単純化を図ることができる。また、ヨーモーメントを抑制するための車両制御は、操舵角δfの調整のみならず、すべりが検出された車輪側へ制動力を加えたり、また、すべりが検出された車輪５に対する駆動力を抑制するように、左右前後輪５に対する駆動力配分比を調整してもよい。この類の制御手法としては、センタディファレンシャル装置３を用いたトルク配分制御、アンチロックブレーキシステムによる選択的なブレーキ制御といった手法により、実現することができる。また、スリップ判定における判定結果に基づく制御としては、ヨーモーメントを制御する以外にも、すべての車輪５に制動力を与え、車速を減少させることにより、車輪全体においてグリップ力を確保するような制御も有効である。
【００４４】
また、ステップ７に示すスリップ処理としては、車両の運動制御に限定されない。例えば、車輪５のいずれかにおいてすべりが検出された場合には、ドライバーに対し、音或いは表示によって警報を促してもよい。これにより、ドライバーは、車輪５にすべりが発生したことを素早く認知することができる。この場合、車輪５のすべりが生じている側に存在するスピーカーから音を発生させてもよい。これにより、どちら側の車輪５においてすべりが発生しているかを、ドライバーが容易に理解することができる。また、車輪５にすべりが生じている場合は、ハザードランプスイッチをオンにしたり、ブレーキランプを点滅させるように制御してもよい。これにより、周囲の車両に対し自車両のスリップ状態に対して、注意喚起を促すことができる。
【００４５】
また、ステアバイワイヤ機構を用いる本実施形態では、全部の車輪５においてすべりが検出された場合、一定時間ハンドル角と操舵角δfとのリンクを無くし、操舵角δfに上限を設けてもよい。これにより、ドライバーがパニック状態においてハンドル６を大きく操作してしまい、車輪５がすべりから回復した際に、目標とする走行路とは異なる方向に舵が向けられるといった事態を抑制することができる。
【００４６】
また、判定実行条件としては、上述した実施形態に限定されない。例えば、カメラにより、前方の路面上を認識することにより、路面の水濡れを判断し、水濡れ判定の場合には、条件成立としてもよい。これにより、すべり易い状況を予め判断しておくことにより、精度よくすべりの有無を判定することができる。なお、カメラを用いた路面状態の検出手法は、特開２００２−１４８３５６号公報に開示されているので必要ならば参照されたい。
【００４７】
（第２の実施形態）
本実施形態が、上述した第１の実施形態と相違する点は、前後力Ｆxの時系列的な推移によらず（図４におけるステップ４における処理）、あるタイミングにおける検出値に基づいて一義的にスリップ判定を行う点にある。第２の実施形態では、状態量センサ３３により、少なくともスロットル開度θt、エンジン回転数および自動変速機２におけるシフト位置といった車両の運転状態量が検出される。車両の運転状態量と、この状態量相当の運転状態における前後力Ｆxとは相関関係にある。したがって、実験やシミュレーション等を通じて、両者の関係を相関予測マップとして事前に求めておけば、運転状態量をベースとして前後力Ｆxを特定することができる。そこで、判定部３２は、予め作成された変換マップを参照し、検出された走行状態量に基づいて、ドライバーによって車両に要求される要求前後力を特定する。そして、特定された要求前後力と、検出された前後力Ｆxとを比較することにより、車輪にすべりが生じているか否かを判定する。具体的には、要求前後力と、検出された前後力Ｆxとの誤差が所定の判定しきい値以内の場合には、判定結果が「非スリップ」となり、誤差が所定の判定しきい値よりも大きな場合には、判定結果が「スリップ」となる。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、前後力Ｆxを経時的にモニタリングする必要が無く、瞬間的な値のみにですべりの有無を判断することができるとともに、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態であっても、第１の実施形態と同様、車輪速度ｖや上下力Ｆzを参照することにより、判定精度の向上を図ってもよい。
【００４９】
なお、第１または第２の実施形態では、スリップ判定装置３０により車輪５に生じるすべりの有無を判定した。しかしながら、本発明は、これ以外にも、車輪５のすべりを検出した際に、路面がすべり易い状態（雨天時のハイドロプレーニング現象、凍結路等の低摩擦係数路面）であると判定する、路面状態判定装置としての機能を担うこともできる。
【００５０】
本実施形態において、検出部３１は、三方向に作用する作用力を検出する構成であるが、本発明は、これに限定されるのもではなく、必要となる分力方向に作用する作用力を検出可能であれば足りる。また、三方向の分力成分のみならず、この三方向回りのモーメントをも含む六分力を検出する六分力計であってもよい。かかる構成であっても、推定において必要となる作用力は少なくも検出することができるので、当然ながら問題はない。なお、車輪に作用する六分力を検出する手法については、例えば、特開２００２−０３９７４４号公報、特開２００２−０２２５７９号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
【００５１】
また、本実施形態では、検出部３１を車軸４に埋設するケースを説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のバリエーションも考えられる。作用力を検出するという観点でいえば、車輪を保持する部材、例えば、ハブやハブキャリア等に検出部３１を設けてもよい。なお、一例として、検出部３１をハブに設ける手法については、特開２００３−１０４１３９号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態にかかる車両運動制御装置が適用された車両の説明図
【図２】車両運動制御装置のブロック構成図
【図３】作用力の説明図
【図４】本実施形態に示す車両運動制御ルーチンを示すフローチャート
【図５】スリップ処理ルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン
２  自動変速機
３  センタディファレンシャル装置
４  車軸
５  車輪
６  ハンドル
７  操舵入力軸
８，１１  動力伝達機構
９，１０  モータ
１２  操舵出力軸
１３  ラック
１４  ピニオン
１５  車輪制御装置
１６  ハンドル角センサ
１７  操舵角センサ
１８  トルクセンサ
１９  車輪速センサ
２０  車両運動制御装置
３０  スリップ判定装置
３１  検出部
３２  判定部
３３  状態量センサ
４０  制御部
【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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