(57)【要約】【課題】四輪駆動車で正確なスリップ率を算出する。【解決手段】ＥＣＵ１２は、前輪摩擦係数μｆを算出する前輪摩擦係数算出手段２４と、後輪摩擦係数μｒを算出する後輪摩擦係数算出手段２６と、前後輪車輪速差ΔＮを算出する前後輪車輪速差算出手段２８と、前輪摩擦係数μｆ、後輪摩擦係数μｒ、前後輪車輪速差ΔＮに基づいて前後輪のスリップ率Ｓを算出するスリップ率算出手段３０とを有する。スリップ率算出手段３０は、前輪摩擦係数μｆが後輪摩擦係数μｒより大きいときには、スリップ率Ｓをμｒ×ΔＮ／（μｆ−μｒ）＋ΔＮを用いて算出し、後輪摩擦係数μｒが前輪摩擦係数μｆより大きいときには、スリップ率Ｓをμｆ×ΔＮ／（μｒ−μｆ）＋ΔＮを用いて算出する。【選択図】図２
2019137163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪摩擦係数を算出する前輪摩擦係数算出手段と、
後輪摩擦係数を算出する後輪摩擦係数算出手段と、
前後輪車輪速差を算出する前後輪車輪速差算出手段と、
前輪摩擦係数算出手段によって算出された前輪摩擦係数、前記後輪摩擦係数算出手段によって算出された後輪摩擦係数、および前記前後輪車輪速差算出手段によって算出された前後輪車輪速差に基づいて前後輪のスリップ率を算出するスリップ率算出手段と、
を有し、
前記スリップ率算出手段は、
前記前輪摩擦係数が前記後輪摩擦係数より大きいときには、スリップ率Ｓを
後輪摩擦係数×前後輪車輪速差／（前輪摩擦係数−後輪摩擦係数）＋前後輪車輪速差
を用いて算出し、
前記後輪摩擦係数が前記前輪摩擦係数より大きいときには、スリップ率Ｓを
前輪摩擦係数×前後輪車輪速差／（後輪摩擦係数−前輪摩擦係数）＋前後輪車輪速差
を用いて算出することを特徴とするスリップ率算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両における前後輪のスリップ率を算出するスリップ率算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動系統の制御において、例えばトラクションコントロールを行う場合には駆動輪のスリップ率を求める必要がある。特許文献１では二輪駆動車を対象とし、従動輪の回転速度に比例させて従動輪速度Ｖｆを計算するとともに駆動輪の回転速度に比例させて駆動輪速度Ｖｒを計算し、ＶｆとＶｒとの速度差に応じて駆動輪のスリップ率を計算している。つまり、従動輪にはスリップが発生しないのでＶｆは車速とみなすことができ、これを基準にしてスリップ率を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１８５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で対象としている車両は二輪駆動車であることから、従動輪にスリップが発生しないことを前提に駆動輪のスリップ率を算出しているが、四輪駆動車の場合には前後輪共に駆動力がかかりスリップが発生しうる。このため正確なスリップ率の算出が困難である。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、四輪駆動車においてスリップ率を正確に求めることのできるスリップ率算出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、本発明にかかるスリップ率算出装置は、前輪摩擦係数を算出する前輪摩擦係数算出手段と、後輪摩擦係数を算出する後輪摩擦係数算出手段と、前後輪車輪速差を算出する前後輪車輪速差算出手段と、前輪摩擦係数算出手段によって算出された前輪摩擦係数、前記後輪摩擦係数算出手段によって算出された後輪摩擦係数、および前記前後輪車輪速差算出手段によって算出された前後輪車輪速差に基づいて前後輪のスリップ率を算出するスリップ率算出手段と、を有し、前記スリップ率算出手段は、前記前輪摩擦係数が前記後輪摩擦係数より大きいときには、スリップ率Ｓを後輪摩擦係数×前後輪車輪速差／（前輪摩擦係数−後輪摩擦係数）＋前後輪車輪速差を用いて算出し、前記後輪摩擦係数が前記前輪摩擦係数より大きいときには、スリップ率Ｓを前輪摩擦係数×前後輪車輪速差／（後輪摩擦係数−前輪摩擦係数）＋前後輪車輪速差を用いて算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかるスリップ率算出装置では、前輪摩擦係数、後輪摩擦係数、前後輪車輪速差を用いて、四輪駆動車においてスリップ率を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるスリップ率算出装置であるＥＣＵが搭載された車両の側面図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかるスリップ率算出装置であるＥＣＵとその接続要素を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＥＣＵにおける処理内容を示すフローチャートである。
【図４】図４は、スリップ率と摩擦係数との関係を路面状況ごとに示すグラフである。
【図５】図５は、図４におけるスリップ率が微小な範囲の一部を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかるスリップ率算出装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１に示すように、本発明にかかるスリップ率算出装置の実施形態は四輪駆動式の車両１０に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１２として実現されている。ＥＣＵ１２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主体にして構成される。ＥＣＵ１２は、入力されたデータおよび予め記憶しているデータおよびプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。ＥＣＵ１２は、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。
【００１１】
車両１０は前輪Ｔｆと後輪Ｔｒに対してそれぞれ駆動力が発生する。前輪Ｔｆおよび後輪Ｔｒは駆動力が伝達されていることから僅かながらもスリップが発生する。車両１０で、例えばトラクションコントロールを行う場合にはスリップ率Ｓを求める必要があり、スリップ率Ｓを求めるためにはその時点の正確な車速が必要である。ところが、車両１０では従動輪が１つも存在しないことから、その時点の正確な車速を求めることができない。これに対してＥＣＵ１２では、以下に示す手段によってスリップ率Ｓを算出することができる。
【００１２】
図２に示すように、ＥＣＵ１２には加速度センサ１４、前輪回転数センサ１６および後輪回転数センサ１８が接続されている。加速度センサ１４は車両１０の加速度Ｇを検出する。前輪回転数センサ１６は前輪Ｔｆの前輪回転数Ｎｆを検出する。後輪回転数センサ１８は後輪Ｔｒの後輪回転数Ｎｒを検出する。前輪Ｔｆおよび後輪Ｔｒの回転数を検出するセンサは４輪すべてに設けてもよい。また、ＥＣＵ１２には、エンジン（原動機）総駆動力３３および減速化信号３５が入力される。ＥＣＵ１２は、エンジン制御部２０、ブレーキ制御部２２、４ＷＤ制御部３７およびトルクベクタリング制御部３９に接続されており、エンジン出力やブレーキ力を調整することによりトラクションコントロールを行ったり、４ＷＤ走行時の制御や駆動輪へのトルク配分を行うトルクベクタリングの制御を行ったりする。図２に示すセンサ類や制御対象は代表的なものだけであり、ＥＣＵ１２にはこの他のセンサ類や制御対象が接続されていてもよい。
【００１３】
ＥＣＵ１２は前輪摩擦係数算出手段２４と、後輪摩擦係数算出手段２６と、前後輪車輪速差算出手段２８と、スリップ率算出手段３０と、トラクション制御部３２とを有する。前輪摩擦係数算出手段２４は前輪摩擦係数μｆを算出する部分である。後輪摩擦係数算出手段２６は後輪摩擦係数μｒを算出する部分である。前後輪車輪速差算出手段２８は前後輪車輪速差ΔＮを算出する部分である。スリップ率算出手段３０はスリップ率Ｓを算出する。トラクション制御部３２はスリップ率算出手段３０で求められたスリップ率Ｓに基づいてトラクション制御を行う。スリップ率算出手段３０は後述するステップＳ５およびステップＳ６に対応する。
【００１４】
ＥＣＵ１２は図３に示す手順に基づいてスリップ率Ｓを算出する。まず、ステップＳ１において、その時点の車速ＶがＶ＞０Ｋｍ／ｈであるかを調べる。Ｖ＞０Ｋｍ／ｈであればステップＳ２へ移り、Ｖ＝０であればそのままステップＳ１を継続して待機する。車速Ｖはある程度正確な値でなくとも、例えばスピードメータに表す数値を用いればよい。
【００１５】
ステップＳ２において、後輪Ｔｒへの駆動力配分が０Ｎ・ｍより大きいか調べる。駆動力配分が０Ｎ・ｍより大きければステップＳ３へ移り、そうでなければステップＳ５へ移る。
【００１６】
ステップＳ３において、後輪Ｔｒおよび前輪Ｔｆの駆動力係数が駆動力閾値よりも大きいか調べる。係数閾値よりも大きければステップＳ４へ移り、そうでなければステップＳ５へ移る。駆動力係数は後述する後輪摩擦係数μｒおよび前輪摩擦係数μｆに相当する。
【００１７】
ステップＳ４において、前後輪車輪速差ΔＮが第１閾値よりも大きくかつ第２閾値よりも小さいという条件を満たすか調べる。この条件を満たせばステップＳ６へ移り満たしていなければステップＳ５へ移る。
【００１８】
ステップＳ５およびＳ６ではともにスリップ率Ｓの算出を行うが、ステップＳ５では第１の計算方法により算出し、ステップＳ６では第２の計算方法により算出する。ステップＳ５において行う第１の計算方法は従来と同様の計算方法であり、以下の式（１）による。
Ｓ＝（前輪回転数Ｎｆ−後輪回転数Ｎｒ）／前輪回転数Ｎｆ    …    （１）
【００１９】
この式（１）は前輪Ｔｆにスリップがないという仮定で行う計算であり、次に述べるステップＳ６の第２の計算方法が適用できない場合に行うものである。スリップ率Ｓの計算精度としては第１の計算方法よりも第２の計算方法で行うことが好ましい。
【００２０】
次に、ステップＳ６において行う第２の計算方法について述べる。第２の計算方法では後述する式（２）および式（３）を用いるが、まずこれらの式（２）および式（３）の算出根拠について説明する。図４はスリップ率Ｓと摩擦係数μとの関係を示すグラフである。なお、摩擦係数μは、荷重Ｗに対する駆動力Ｆの比率を示すパラメータであることから駆動力係数と呼ぶこともできる。そのため、図４および図５においては摩擦係数μを示す縦軸を駆動力係数と表記している。横軸はスリップ率Ｓを示し右に向かって増大する。縦軸は摩擦係数μであり上に向かって増大する。
【００２１】
図４に示すように、スリップ率Ｓと摩擦係数μとの関係は走行する路面の種類によって異なる。グラフ４０は乾燥したアスファルトの場合であり、グラフ４２は薄い水膜で濡れたアスファルトの場合であり、グラフ４４は厚い水膜で濡れたアスファルトの場合であり、グラフ４６は新しい雪の場合であり、グラフ４８は固まった雪の場合であり、グラフ５０は滑らかな氷の場合である。図４から分かるように、スリップ率Ｓが１０％以下である範囲５２は各グラフ４０〜５０とも概ね線形変化領域とみなすことができる。本実施の形態において、この線形変化領域が、補正によりスリップ率Ｓを求める領域である。なお、スリップ率Ｓが１０％を超える場合には、ステップＳ６の第２の計算方法は適当でないため、他の計算方法を適用する。
【００２２】
図５は、図４における範囲５２の一部を拡大したものである。ここではスリップ率Ｓが０〜０．０３程度を示しており、十分に線形な領域である。グラフ４０の傾きは、路面の摩擦係数μによって変わる。図５に示す場合、μ＝１のときスリップ率Ｓ＝０．０３である。また、ここでは図５におけるグラフ４０を例示しているが、他のグラフ４２〜５０でも同様である。図５において、Ｓｒは後輪スリップ率であり、Ｓｆは前輪スリップ率であり、点Ｐｒは後輪の挙動を示し、点Ｐｆは前輪の挙動を示し、μｆは前輪摩擦係数を示し、μｒは後輪摩擦係数を示している。ここで、後輪スリップ率Ｓｒまたは前輪スリップ率Ｓｆのいずれか一方は、他方を基準として前後輪車輪速差ΔＮとして表すことができる。ここではＳｆ＝ΔＮとする。
【００２３】
グラフ４０は十分に線形であって直線とみなせることから、相似則によりμｒ：μｆ＝Ｓｒ：（Ｓｒ＋ΔＮ）、つまりμｆ×Ｓｒ＝μｒ×（Ｓｒ＋ΔＮ）である。この式を変形すると、後輪スリップ率Ｓｒは、Ｓｒ＝μｒ×ΔＮ／（μｆ−μｒ）と表される。一方、求めようとするスリップ率Ｓは後輪スリップ率Ｓｒと前輪スリップ率Ｓｆとの合計であるから、Ｓ＝Ｓｒ＋Ｓｆ＝Ｓｒ＋ΔＮであり、以下の式（２）が成立する。
【００２４】
Ｓ＝後輪摩擦係数μｒ×前後輪車輪速差ΔＮ／（前輪摩擦係数μｆ−後輪摩擦係数μｒ）＋前後輪車輪速差ΔＮ    …    （２）
この式（２）は、前輪摩擦係数μｆが後輪摩擦係数μｒよりも大きいときに成立するものである。逆に後輪摩擦係数μｒが前輪摩擦係数μｆよりも大きいときには、同様の根拠により次の式（３）が成立する。
【００２５】
Ｓ＝前輪摩擦係数μｆ×前後輪車輪速差ΔＮ／（後輪摩擦係数μｒ−前輪摩擦係数μｆ）＋前後輪車輪速差ΔＮ    …    （３）
【００２６】
式（２）および式（３）で用いる前輪摩擦係数μｆおよび後輪摩擦係数μｒは以下のように求められる。まず、加速度Ｇから前輪荷重Ｗｆと後輪荷重Ｗｒ（図１参照）とを求める。さらに、前輪駆動力Ｆｆと後輪駆動力Ｆｒとを求める。これらの前輪駆動力Ｆｆおよび後輪駆動力Ｆｒは、慣性損失を除去した値として求めておく。
【００２７】
さらに、摩擦係数μと荷重Ｗと駆動力Ｆとの関係式Ｆ＝μＷ、すなわちμ＝Ｆ／Ｗから摩擦係数μを求める。具体的には前輪摩擦係数μｆをμｆ＝Ｆｆ／Ｗｆ、後輪摩擦係数μｒをμｒ＝Ｆｒ／Ｗｒとして個別に求められる。この計算は前輪摩擦係数算出手段２４および後輪摩擦係数算出手段２６によって行われる。
【００２８】
前後輪車輪速差ΔＮは、前後輪車輪速差算出手段２８によって前輪回転数Ｎｆと後輪回転数Ｎｒとの差として求められる。これらの前輪摩擦係数μｆ、後輪摩擦係数μｒおよび前後輪車輪速差ΔＮは式（２）および式（３）に代入され、スリップ率Ｓが求められる。求められたスリップ率Ｓは例えばトラクション制御部３２で利用される。
【００２９】
このように、構成されるスリップ率算出装置としてのＥＣＵ１２によれば、スリップ率Ｓが微小な範囲５２において摩擦係数μと比例関係になる特性を利用して式（２）および式（３）が成立するので、該式（２）および式（３）によってスリップ率Ｓを精度よく算出することができる。また、ＥＣＵ１２によれば、従動輪のない四輪駆動車においてもスリップ率Ｓを正確に求めることができる。
【００３０】
本発明は、上記した実施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】
【００３１】
１０  車両
１２  ＥＣＵ（スリップ率算出装置）
２４  前輪摩擦係数算出手段
２６  後輪摩擦係数算出手段
２８  前後輪車輪速差算出手段
３０  スリップ率算出手段
Ｆｆ  前輪駆動力
Ｆｒ  後輪駆動力
Ｎｆ  前輪回転数
Ｎｒ  後輪回転数
Ｓ  スリップ率
Ｓｆ  前輪スリップ率
Ｓｒ  後輪スリップ率
Ｔｆ  前輪
Ｔｒ  後輪
Ｖｆ  従動輪速度
Ｖｒ  駆動輪速度
Ｗｆ  前輪荷重
Ｗｒ  後輪荷重
μｆ  前輪摩擦係数
μｒ  後輪摩擦係数
ΔＮ  前後輪車輪速差
【図１】
2019137163.tif 000003
【図２】
2019137163.tif 000004
【図３】
2019137163.tif 000005
【図４】
2019137163.tif 000006
【図５】
2019137163.tif 000007