CN102171085B - 车辆速度推算装置及牵引控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆速度推算装置，其具有从由转速检测机构检测出的各车轮的转速中选择最小的转速且每隔规定时间对所述建筑车辆的参考车轮速度进行计算的计算机构(801)，所述计算机构(801)具有：对最小的转速进行低通滤波处理的时间常数可变的可变滤波处理部(814)、根据车辆的行驶状态而使处理部(814)的时间常数变更的时间常数变更部(810)。

Description

车辆速度推算装置及牵引控制装置
技术领域
本发明涉及车辆速度推算装置及牵引控制装置。
背景技术
目前，为了抑制驱动打滑，在机动车等车辆中安装有牵引控制装置等，通过该牵引控制装置，在因加速操作或在摩擦系数（μ）低的道路上行驶等而发生驱动打滑的情况下，进行制动器的制动控制或发动机的驱动力控制，能够使车轮产生适当的牵引力，防止发生打滑。
在此，在二轮旋转驱动式机动车中安装有牵引控制装置的情况下，通过利用传感器等检测出非驱动轮即从动轮的转速，能够容易地推算出车辆的速度。
但是，在四轮驱动的车辆等全轮驱动的车辆中，由于所有的车轮均为驱动轮，存在所有车轮均发生驱动打滑的情况，仅检测车轮的转速难以准确地推算出车辆速度。
因此，提出了以下技术方案，即，在上述全轮驱动的车辆中安装车轮转速传感器及加速度传感器，基于由转速传感器检测出的各车轮的转速选出作为参考的基准车轮，基于该基准车轮的转速与加速度传感器的输出来推算车辆速度（例如，参考专利文献1）。
专利文献1：（日本）特开2001－82199号公报
但是，所述专利文献1中公开的技术是以打滑收敛为前提，该收敛条件是各车轮的车轮速度相对于目标车轮速度收敛于一定的偏差内。
然而，自卸卡车等建筑车辆是以在不平整的地面上行驶为前提，路面状况不断变化，处于打滑状态或处于容易发生打滑的状态的车轮时时刻刻都在变化，因此外界干扰较大而不能高精度地推算车辆速度。
因而，打滑的收敛状态不会持续较长时间，即使在这一条件下收敛，如果在规定的偏差内基准车轮在前后左右之间更替，则基准车轮的转速将发生较大变化，从而不能对车辆速度进行推算。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使在全轮驱动的建筑车辆所行驶的路面状况发生动态变化的情况下也能够高精度地推算出车辆速度的车辆速度推算装置及牵引控制装置。
本发明的车辆速度推算装置用于推算全轮驱动的建筑车辆的车辆速度，具有：每隔规定的时间对各车轮的转速进行检测的转速检测机构；参考车轮速度计算机构，其从由所述转速检测机构检测出的各车轮的转速中选择最小的转速，每隔规定的时间对所述建筑车辆的参考车轮速度进行计算并输出。所述参考车轮速度计算机构具有：根据由所述转速检测机构检测出的转速每隔规定的时间对最小车轮速度进行计算的最小车轮速度计算部；对由所述最小车轮速度计算部计算出的最小车轮速度进行低通滤波处理的时间常数可变的可变滤波处理部；根据所述建筑车辆的行驶状态来使所述可变滤波处理部的时间常数变更的时间常数变更部。
在本发明中，优选具有基于由所述参考车轮速度计算机构计算出的参考车轮速度对所述建筑车辆的车辆速度进行推算并输出的车辆速度推算机构。
根据本发明，由于具有时间常数变更部，因此能够根据建筑车辆的行驶状态来变更可变滤波处理部的时间常数，从而能够根据建筑车辆的行驶状态使由最小车轮速度计算部每隔规定的时间计算出的最小车轮速度的输出时间发生变化，对车辆速度进行高精度地推算。
在本发明中优选使所述时间常数变更部具有加减速时间常数变更部，在根据由所述转速检测机构检测出的转速最小的车轮的转速求出的最小车轮速度处于减速方向时，使所述加减速时间常数变更部将由所述可变滤波处理部进行的低通滤波处理的时间常数设定为小于规定的值，在所述最小车轮速度处于加速方向时，使所述加减速时间常数变更部将由所述可变滤波处理部进行的低通滤波处理的时间常数设定为大于规定的值。
根据本发明，由于具有加减速时间常数变更部，在最小车轮速度处于减速方向的情况下，预测为最小车轮速度有接近建筑车辆的实际车辆速度的倾向，因此可变滤波处理部将低通滤波处理的时间常数设定为小于检测出减速时的规定值，从而能够提高响应性，易于使参考车轮速度与最小车轮速度相对应，能够高精度地推算建筑车辆的车辆速度。
另一方面，在最小车轮速度处于加速方向的情况下，预测为最小车轮速度有远离建筑车辆的实际车辆速度的倾向，可变滤波处理部将低通滤波处理的时间常数设定为大于检测出加减速时的规定值，从而能够防止参考车轮速度发生较大变化，使由车辆速度推算机构推算出的车辆速度的误差减小。
另外，“将低通滤波处理的时间常数设定为较大”包含不使滤波处理的结果即参考车轮速度变更的情况。
在本发明中，优选具有车轮速度分布计算部，使所述车轮速度分布计算部根据由所述转速检测机构检测出的各车轮的转速求出各车轮的最大车轮速度及最小车轮速度，获取所述最大车轮速度与最小车轮速度的差值，每隔规定的时间对各车轮的车轮速度的分布进行计算，使所述时间常数变更部具有车轮速度分布时间常数变更部，如果判定为由所述车轮速度分布计算部计算出的车轮速度的分布在规定的阈值以上，则所述车轮速度分布时间常数变更部使所述可变滤波处理部的时间常数变更。
根据本发明，由于具有车轮速度分布时间常数变更部，因此在各车轮的转速分布（偏差）较大的情况下，预测为在不均一的路面行驶、或作用于各车轮的荷载不均一，车轮速度最大的车轮发生打滑，车轮速度最小的车轮的车轮速度接近建筑车辆的实际车辆速度，通过变更低通滤波处理的时间常数，能够使参考车轮速度与最小车轮速度迅速对应，能够高精度地推算建筑车辆的车辆速度。
在本发明中，优选具有判定所述建筑车辆的变速器状态的变速状态判定部，所述时间常数变更部具有变速状态时间常数变更部，如果所述变速器状态判定部判定为所述变速器处于变速期间，则所述变速状态时间常数变更部使所述可变滤波处理部的时间常数大于目前值。
根据本发明，由于具有变速状态判定部及变速状态时间常数变更部，因此在建筑车辆的变速器进行变速时，由于变速器的齿数（ギヤ）比改变，因此预测为变速器的输出转矩在变速前后发生变化，从而能够起到以下作用。
即，变速开始后，来自发动机的驱动转矩消失，最小车轮速度急剧减小，其后，变速后的变速齿轮与发动机输出轴卡合，产生驱动转矩，最小车轮速度再次增加。最小车轮速度减速时，预测为接近建筑车辆的实际车辆速度。因此，本来是进行使时间常数减小并使参考车轮速度与最小车轮速度相对应的控制，但在将本发明的车辆速度推算装置应用于牵引控制装置的情况下，如果使参考车轮速度与最小车轮速度过于对应，则在因产生驱动转矩而使最小车轮速度增加时，发生过度制动。
因此，根据本发明，因增大时间常数而不会使参考车轮速度与最小车轮速度过于对应，从而能够防止牵引控制装置的过度制动。
在本发明中，优选具有判定所述建筑车辆的变速器状态的变速状态判定部，使所述时间常数变更部具有锁定切换时间常数变更部，如果所述变速状态判定部判定为所述变速器处于从锁定解除指令发出后未经过规定时间的状态，则所述锁定切换时间常数变更部使所述可变滤波处理部的时间常数变更。
根据本发明，由于具有变速状态判定部及锁定切换时间常数变更部，因此与前述同样，能够起到以下作用。
即，在变速器刚从锁定状态切换为转矩变换状态后，来自发动机的驱动转矩消失，最小车轮速度急剧减小，其后，产生驱动转矩，最小车轮速度再次增加。最小车轮速度减速时，预测为接近建筑车辆的实际车辆速度。因此，本来是进行使时间常数减小并使参考车轮速度与最小车轮速度相对应的控制，但在牵引控制装置采用本发明的车辆速度推算装置的情况下，如果使参考车轮速度与最小车轮速度过于对应，则在因产生驱动转矩而使最小车轮速度增加时，发生过度制动。
因此，根据本发明，因增大时间常数而不会使参考车轮速度与最小车轮速度过于对应，从而能够防止牵引控制装置的制动过度。
本发明的牵引控制装置用于控制具有设置在各车轮上的制动机构、调整前后轮间差动的差动调整机构的全轮驱动的建筑车辆的所述制动机构及差动调整机构，所述牵引控制装置的特征在于，具有：任一所述车辆速度推算装置；基于由所述车辆速度推算装置推算出的所述建筑车辆的车辆速度的推算值来控制所述制动机构的制动机构控制机构；基于由所述车辆速度推算装置推算出的所述建筑车辆的车辆速度的推算值来控制所述差动调整机构的差动调整机构控制机构。
根据本发明，由于牵引控制装置具有所述车辆速度推算装置，因此能够高精度地推算建筑车辆的车辆速度，从而能够使牵引控制装置进行适当的控制。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的建筑车辆结构的示意图。
图2是所述实施方式的建筑车辆的液压回路图。
图3是所述实施方式的TCS控制器的功能框图。
图4是所述实施方式的车辆速度推算装置的功能框图。
图5是所述实施方式的参考车轮速度计算机构的功能框图。
图6是用于说明所述实施方式的作用的流程图。
图7是表示所述实施方式的参考车轮速度计算处理步骤的流程图。
图8是表示所述实施方式的参考车轮速度计算处理步骤的流程图。
图9是表示所述实施方式的参考车轮速度计算处理步骤的流程图。
图10是表示所述实施方式的参考车轮速度计算处理步骤的流程图。
图11是表示所述实施方式的参考车轮速度计算处理步骤的流程图。
图12是表示所述实施方式的参考车轮速度计算处理的作用的示意图。
图13是表示所述实施方式的对加速度加减速成分的积分处理步骤的流程图。
图14是用于说明所述实施方式的车辆速度推算机构的车辆速度推算处理的流程图。
附图标记说明
1 建筑车辆（自卸卡车） 4车轮 7D加速度检测机构（加速度传感器） 43FL，43FR，43CL，43CR转速传感器（转速检测机构） 80车辆速度推算装置 801参考车轮速度计算机构 802参考速度计算机构 805车辆速度推算机构 806最小车轮速度计算部 807车轮速度分布计算部808变速状态判定部 809时间常数变更部 810加减速时间常数变更部811车轮速度分布时间常数变更部 812变速状态时间常数变更部813 锁定切换时间常数变更部 814可变LPF
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
［1］自卸卡车1的结构
图1示出了本发明实施方式的自卸卡车1。自卸卡车1为具有前后独立的车体框架的铰接式，构成自卸卡车1的车辆主体具有发动机1A、变速器1B、差动机构1C～1F、差动调整机构1CA。发动机1A的输出由发动机控制2控制，传递至变速器1B。变速器1B具有未图示的转矩变换器，由变速器控制器3进行变速器1B的变速控制。
而且，从发动机1传递至变速器1B的旋转驱动力经差动机构1C～1F而使全部车轮4旋转，进而传递至路面。
在此，差动机构1C具有差动调整机构1CA，能够通过差动调整机构1CA来限制差动机构1C的差动。并且，差动机构1D、1E仅允许左右轮的差动。因此，差动机构1E为所谓的直接连结状态，不允许前后轮的差动。
在如上所述的车辆主体的车轮4的局部，设置有前制动器41及中央制动器42，前制动器41及中央制动器42液压连接于制动液压回路5及TCS制动用液压回路6（参考图2）。
而且，制动机构具有：前制动器41、中央制动器42、制动液压回路5、TCS制动用液压回路6（参考图2）。
并且，在各车轮4上，设置有用于检测车轮4的转速的转速传感器（转速检测机构）43FL、43FR、43CL、43CR，随后对其进行详述。由各转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR检测出的转速信号作为电信号被发送至TCS控制器7。
而且，在该TCS控制器7中设置有检测自卸卡车1的铰接角（曲折角）的铰接角传感器7A、检测自卸卡车1在前后方向作用的加速度的加速度传感器（加速度检测机构）7D，由铰接角传感器7A检测出的铰接角以及由加速度传感器7D检测出的加速度作为电信号被发送至TCS传感器7。
并且，TCS传感器7与用于解除TCS控制的TCS系统开关7B电连接。
TCS控制器7经由液压回路5、6对前制动器41及中央制动器42的制动进行控制，并且进行调整差动调整机构1CA的差动限制力的轴间差动（インタアクスルデフ）控制。并且，TCS控制器7也可兼用作减速（リターダ）控制用控制器，基于来自减速速度设定用减速操纵杆7C的操纵信号进行减速控制。
［2］制动液压回路5的结构
图2示出了自卸卡车1的制动液压回路5。在此，前制动器41及中央制动器42具有多板制动器411、421及松紧调整器412、422。松紧调整器412、422液压连接于制动液压回路5及TCS制动用液压回路6。
前制动器41及中央制动器42均由液压控制，液压在从制动液压回路5输出后，经由TCS制动用液压回路6而被供给至前制动器41及中央制动器42的各部位，各部位通过液压而动作。
并且，松紧调整器412、422是自动调整因前制动器41及中央制动器42的磨损而产生的间隙的装置。
该制动液压回路5具有液压供给系统51、脚踏式制动阀52、停车制动阀53。
液压供给系统51具有作为液压源的多个液压储液器511、512、513、液压泵514、罐515，该液压储液器511、512、513的液压油经由TCS制动用液压回路6而被输送至前制动器41及中央制动器42，从而分别对车轮4进行制动。
通过作为驱动源的发动机1A驱动的液压泵514而使罐515内的工作液升压，液压储液器511、512、513接受该液压泵514的液压油并蓄积规定的压力。而且，在到达规定的压力后，通过设置在液压泵514及液压储液器513之间的卸载装置516来释放液压泵514的液压。
脚踏式制动阀52由前轮用制动阀521与中央轮用制动阀522构成，如果操纵制动踏板523，则前轮用制动阀521向前制动器41、中央轮用制动阀522向中央制动器42分别输送液压储液器511、512的液压油，进行制动。
具体地说，操纵制动踏板523而使前轮用制动阀521的阀芯位置变更，液压储液器511的液压油从前轮用制动阀521输出。该液压油经由TCS制动用液压回路6的前轮用液压回路61而被供给至前制动器41，使前制动器41进行制动。
进一步详细地说，从前轮用制动阀521输出的液压油经由梭式阀614、615而以左右大致相同的压力作用于左右前制动器41。因此，能够进行左右制动力相同的制动。
并且，从中央轮用制动阀522输出的液压经由梭式阀624、625而以左右大致相同的压力作用于左右中央制动器42，因此能够进行左右制动力相同的制动。
此时，中央轮用制动阀522的阀芯位置也同时变更，液压储液器512的液压油从中央轮用制动阀522输出。该液压油经由中央轮用液压回路62而被供给至中央制动器42，使中央制动器42进行制动。
停车制动阀53是操纵停车制动器54的阀，具有螺线管531及弹簧部532。如果图示省略的驾驶室内的停车用开关被切换至停车位置，则螺线管531使该停车制动阀53切换位置，液压储液罐513的液压油被供给至停车制动器54的液压缸室541，停车制动压升高。从而停车时保持制动状态。
另外，停车制动器54设置在图2中的左上方，但实际上停车制动器54是与前制动器41或中央制动器42并列配置，或与传递驱动力的传动轴并列配置。
行驶时，通过将未图示的停车用开关切换至行驶位置，使停车制动阀53移动至切断来自液压储液罐513的液压油的位置，停车制动器54内的液压缸室541的液压油返回液压供给系统51的罐515，从而使停车制动压为零。由此，行驶时，车辆为可行驶状态。
［3］TCS控制用液压回路6的结构
如图2所示，在从制动液压回路5至前制动器41及中央制动器42的液压回路中途，设有TCS控制用液压回路6，该TCS控制用液压回路6具有前轮用液压回路61及中央轮用液压回路62。
前轮用液压回路61是进行前制动器41的TCS制动控制的液压回路，具有：前轮用TCS切换阀611；两个电磁式比例控制阀612、613；两个梭式阀614、615；压力传感器616、617。
前轮用TCS切换阀611通过向构成该切换阀611的螺线管611A发送来自TCS控制器7的电信号，能够进行是否实施前制动器41侧的TCS制动控制的切换。
电磁式比例控制阀612、613是在进行TCS制动控制时控制前制动器41的制动压的控制阀，分别设置在基端与前轮用TCS切换阀611的输出侧相连接的配管线路从中途分支的配管线路上。另外，电磁式比例控制阀612控制前制动器41左侧的液压油的供给，电磁式比例控制阀613控制前制动器41右侧的液压供给。
通过螺线管612A、613A调整各电磁式比例控制阀612、613的开度，从而使减压后排出的工作液的一部分返回所述液压供给系统51的罐515。
梭式阀614、615设置于电磁式比例控制阀612、613的输出侧，一侧的输入与电磁式比例控制阀612、613的输出相连接，另一侧的输入由使两个梭式阀614、615的输入彼此连通的配管连接。在该配管中途，连接有前轮用制动阀521的输出配管。
压力传感器616、617设置在梭式阀614、615及电磁式比例控制阀612、613间的配管的中途，检测前制动器41的制动压，并将检测出的信号作为电信号发送至TCS控制器7。另外，压力传感器616、617可设置在梭式阀614、615、624、625及松紧调整器412、422间的配管中途。
中央轮用液压回路62是进行中央制动器42的TCS制动控制的液压回路，与前轮用液压回路61同样，具有：中央轮用TCS切换阀621；两个电磁式比例控制阀622、623；两个梭式阀624、625；压力传感器626、627。
并且，在电磁式比例控制阀622、623中设有螺线管622A、623A，基于从TCS控制器7发出的电信号调整各电磁式比例控制阀622、623的开度。
此外，在中央轮用TCS切换阀621中也设有螺线管621A，中央轮用TCS切换阀621同样基于从TCS控制器7发出的电信号进行是否使中央制动器42侧的TCS动作的切换。
如上所述的TCS控制用液压回路6通过变更构成所述前轮用液压回路61、中央轮用液压回路62的各阀的位置，能够起到TCS的功能。
在图2中，前轮用TCS切换阀611的阀芯位于上侧位置时以及中央轮用TCS切换阀621的阀芯位于上侧位置时，TCS功能被切断。
另一方面，在图2中，前轮用TCS切换阀611的阀芯位于下侧位置时以及中央轮用TCS切换阀621的阀芯位于下侧位置时，TCS功能有效工作。
此情况下，在前轮用液压回路61中，从前轮用TCS切换阀611输出的液压油被供给至电磁式比例控制阀612、613，根据来自TCS控制器7的电信号调整电磁式比例控制阀612、613的开度，从电磁式比例控制阀612、613输出的液压油经由梭式阀614、615而被供给至前制动器41。
并且，在中央轮用液压回路62中，从中央轮用TCS切换阀621输出的液压油被供给至电磁式比例控制阀622、623，从电磁式比例控制阀622、623输出的液压油经由梭式阀624、625而被供给至中央制动器42。
此时，TCS控制器7监测由转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR检测出的车轮4的转速，根据各车轮4打滑率的状态，向螺线管612A、613A、622A、6223A发送电信号，随后详述。由此，调整了各电磁式比例控制阀612、613、622、623的开度，进而调整了前制动器41及中央制动器42的制动力。如此，TCS控制器7将各车轮4的牵引力调整至最适值，并且，以能够确保转弯行驶时的循迹性能（コーストレース）的方式进行控制。
另外，当制动踏板523被操纵时，在前侧，从前轮用制动阀521输出的液压油经由梭式阀614、615而被供给至前制动器41，进行制动力根据制动踏板523的踩入量而增加的通常制动动作。并且，在后侧，从中央轮用制动阀522输出的液压油经由梭式阀624、625而被供给至中央制动器42，同样实现通常的制动功能。
而且，电磁式比例控制阀612、613、622、623也可用作减速控制用控制阀，根据从TCS控制器7发出的减速指令信号调整各电磁式比例控制阀612、613、622、623的开度。
［4］TCS控制器7的结构
图3示出了进行所述TCS控制的TCS控制器7的结构。
TCS控制器7具有作为存储装置的存储器71及运算处理装置72。
在存储器71中除了运算处理装置72执行的程序外，还存储有TCS打滑模式控制用图表等，根据运算处理装置72的要求进行读取。
运算处理装置72的输入侧电连接有：转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR；铰接角传感器7A；TCS系统开关7B；减速操纵杆7C；加速度传感器7D；压力传感器616、617、626、627。
其中，转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR及加速度传感器7D经由LPF（低通滤波器，Low Pass Filter）73、74而与运算处理装置72相连接，从转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR发出的转速信号以及从加速度传感器7D发出的加速度信号，在去除了外界扰乱等高频成分的状态下，作为各车轮4的转速ωfl、ωfr、ωcl、ωcr及自卸卡车1的行驶方向的加速度而输入至运算处理装置72。
另一方面，运算处理装置72的输出侧电连接有：TCS切换阀611、621的螺线管611A、621A；TCS控制用液压回路6的电磁式比例控制阀612、613、622、623的螺线管612A、613A、622A、623A。
并且，运算处理装置72与发动机控制器2及变速器控制器3电连接，彼此之间能够交换信息。由此，运算处理装置72能够从发动机控制器2及变速器控制器3获取来自发动机控制器2的发动机输出转矩值、来自变速器控制器3的变速档位信息及锁定信息等TCS控制、轴间差动控制所必须的各种信息。
如上所述的运算处理装置72具有：车辆速度推算装置80；控制许可判定机构81；控制开始判定机构82；控制结束判定机构83；制动机构控制机构84；差动机构控制机构85；减速控制机构86。
控制许可判定机构81判定TCS控制是否为被许可状态。具体地说，控制许可判定机构81基于TCS系统开关7B的操作情况、制动踏板523的操作情况、变速器1B的变速档位信息、减速控制的控制情况、未图示的加速踏板的操作情况来判定TCS控制是否为被许可状态。
控制开始判定机构82是判断TCS制动控制的开始条件是否满足的部分，基于由转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR检测出的各车轮4的转速信号开进行开始条件的判断。具体地说，在左右车轮的转速差、前后车轮的转速差达到存储在存储器71内的规定阈值以上的情况下，控制开始判定机构82进行使TCS控制及轴间差动控制中的至少一项开始的判断。
控制结束判定机构83是判定是否使TCS控制和轴间差动控制结束的部分。在本实施方式中，控制结束判定机构83参考由制动机构控制机构84求出的各车轮4的控制偏差来进行前轮4的制动控制、中央轮4的制动控制及轴间差动控制的结束判定。
制动机构控制机构84是进行TCS控制指令的生成及发送的部分。控制指令的生成是基于由后述的车辆速度推算装置80推算出的自卸卡车1的车辆速度V、车轮4的半径r、各车辆4的转速ωfl、ωfr、ωcl、ωcr，通过以下式（1）计算出各车轮4的实际打滑率λ。
［式1］
λ=（r·ω－V）/rω…（1）
其后，制动机构控制机构84利用存储在存储器71中的各车轮4的基准目标打滑率ηs、根据由铰接角传感器7A检测出的铰接角而设定的补正目标打滑率ηa，基于以下式（2），计算出目标打滑率η。
［式2］
η=ηs+ηa…（2）
而且，制动机构控制机构84根据计算出的实际打滑率λ、目标打滑率η，基于以下式（3），计算出控制偏差S。
［式3］
S=λ－η…（3）
其后，制动机构控制机构84基于从发动机控制器2发出的发动机输出转矩信息、从变速器控制器3发出的变速档位信息、预选存储在存储器71中的自卸卡车1的各项参数数据，推算从车轮4传递至路面的力即牵引力。
而且，由于在自卸卡车1的车辆模型中采用打滑模式控制的控制规则，因此，制动机构控制机构84根据计算出的控制偏差S以及推算出的牵引力，生成并输出对TCS控制用液压回路6的螺线管611A、612A、613A、621A、622A、623A的控制信号，从而对各车轮4的制动力进行控制。
差动调整机构控制机构85生成用于控制差动机构1C的差动限制力的控制指令，将生成的控制指令发送至差动调整机构1CA。即，在控制开始判定机构82判定为进行轴间差动控制的情况下，差动调整机构控制机构85生成限制差动机构1C的差动的控制指令，并将其发送至差动调整机构1CA。
减速控制机构86是基于自卸卡车1的有效负载、由加速度传感器7D检测出的倾斜条件等信息来实现匀速行驶控制的部分，当减速操纵杆7C开启时，生成控制信号并向611A、612A、613A、621A、622A、623A输出，对前制动器41及中央制动器42进行制动控制，从而进行匀速行驶控制。
［5］车辆速度推算装置80的结构
图4示出了车辆速度推算装置80的详细结构。该车辆速度推算装置80具有参考车轮速度计算机构801、参考速度计算机构802、车辆速度推算机构805。
如图5所示，参考车轮速度计算机构801具有：最小车轮速度计算部806、车轮速度分布计算部807、变速状态判定部808、时间常数变更部809、可变滤波处理部即可变LPF814。该参考车轮速度计算机构801是从由转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR检测出的各车轮4的转速ωfl、ωfr、ωcl、ωcr中选出转速最小的车轮4的转速ωmin，计算出参考车轮转速，并根据自卸卡车1的行驶状态来变更可变LPF814的时间常数的部分。
时间常数变更部809从功能上分为：加减速时间常数变更部810、车轮速度分布时间常数变更部811、变速状态时间常数变更部812、锁定切换时间常数变更部813。
最小车轮速度计算部806利用由转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR检测出的各车轮4的转速ω（ωfl、ωfr、ωcl、ωcr）的信号、车轮4的半径r，基于以下式（4）计算出参考车轮速度V。
V=r×ω…（4）
而且，该最小车轮速度计算部806基于最小的转速ωmin计算出最小车轮速度Vmin。
可变LPF814根据自卸卡车1的行驶状态对由最小车轮速度计算部806计算出的最小车轮速度Vmin进行低通滤波处理，经该处理后的最小车轮速度Vmin被作为参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805。
之所以选择转速最小的车轮4的转速ω，是认为该车轮4在自卸卡车1的所有车轮4中打滑最小。
车轮速度分布计算部807是求出所有车轮4的车轮速度中的最大车轮速度与最小车轮速度、获取最大车轮速度与最小车轮速度的差值、每隔规定时间对各车轮4的车轮速度分布（偏差）进行计算的部分。计算出的车轮速度分布被发送至车轮速度分布时间常数变更部811。
变速状态判定部808是判定变速器1B的变速状态的部分，在判定为自卸卡车1处于变速期间的情况下，将该信息发送至变速状态时间常数变更部812，在判定为处于从发出锁定解除指令后未经过规定时间的状态的情况下下，将该信息发送至锁定切换时间常数变更部813。
加减速时间常数变更部810是基于根据由最小车轮速度计算部806计算出的最小转速ωmin计算出的最小车轮速度Vmin（=r×ωmin）处于减速方向还是加速方向来变更可变LPF814的低通滤波处理的时间常数的部分。
车轮速度分布时间常数变更部811是在由车轮速度分布计算部807计算出的各车轮4的车轮速度的分布在规定阈值以上时变更可变LPF814的低通滤波处理的时间常数的部分。
变速状态时间常数变更部812是在变速状态判定部808判定为变速器1B处于变速期间的情况下变更可变LPF814的低通滤波处理的时间常数的部分。
锁定切换时间常数变更部813在变速状态判定部808判定为变速器1B处于从发出锁定解除指令后未经过规定时间的状态的情况下变更可变LPF814的低通滤波处理的时间常数的部分。
返回图4，参考速度计算机构802是根据经由LPF74输入的加速度滤波值计算出参考速度Vre2的部分。具体地说，参考速度计算机构802将自卸卡车1行驶期间输入的加速度滤波值作为加速度加减速成分进行计算，根据自卸卡车1的行驶状态，使前次的推算车辆速度V与加速度加减速成分的积分值相加，设定参考速度Vre2以作为新的推算车辆速度V的候选。另外，在加速度加减速成分未达到0即变速器1B为锁定解除状态的条件下，TCS控制使制动指令增加，为了防止进一步减速，参考速度计算机构802不进行积分处理，而使用前次的推算车辆速度V作为参考速度Vre2，随后具体说明。
车辆速度推算机构805是基于由参考车轮速度计算机构801计算出的参考车轮速度Vre1以及由参考速度计算机构802计算出的参考速度Vre2，利用制动机构控制机构84的TCS控制的式（1）最终推算车辆速度V的部分。
在判断出由参考速度计算机构802计算出的参考速度Vre2过大或过小即判断为参考速度Vre2错误的情况下，车辆速度推算机构805将车辆速度V推算为参考车轮速度Vre1。根据自卸卡车1的行驶状态按表1所示方式来推算车辆速度V，随后具体说明。
［表1］
Figure GDA00003502803500141
［6］车辆速度推算装置80的作用及效果
下面，基于图6至图14对所述车辆速度推算装置80的作用进行说明。
如图6所示，所述车辆速度推算装置80通过输入各种数据的输入处理S1、参考车轮速度计算处理S2、加速度信号滤波处理S3、车辆状态判定处理S4、加速度加减速成分积分处理S6、参考速度修正处理S8，对自卸卡车1的车辆速度进行推算。随后对各处理S1～S8进行详细说明。另外，处理S1～S8在规定周期内反复执行。
（6－1）输入处理S1
输入处理S1是为了通过车辆速度推算装置80推算车辆速度而将自卸卡车1的各种状态数据输入至车辆速度推算装置80的处理。具体地说，向车辆速度推算装置80输入来自转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR的转速信息、TCS控制是否处于控制期间的标识信息、锁定是否切换的标识信息、加速操作是否开启的标识信息、左右轮是否产生旋转偏差的标识信息。
（6－2）参考车轮速度计算处理S2
参考车轮速度计算处理S2由参考车轮速度计算机构801实施。具体地说，按图7至图11所示步骤进行处理。
首先，时间常数变更部809以使可变LPF814的截止频率f为2.0Hz（f=1/2πζ，ζ：时间常数）的方式设定时间常数，进行第一阶段滤波处理（步骤S201）。
在TCS控制期间，最小车轮速度计算部806从经由LPF73输入的转速信号ωfl、ωfr、ωcl、ωcr中选择转速最小的车轮速度作为最小车轮速度Vmin，将最小车轮速度Vmin输入至加减速时间常数变更部810，通过时间常数变更部809判定该最小车轮速度Vmin是否大于前次的参考车轮速度Vre1（处理S202）
在判定为最小车轮速度Vmin大于参考车轮速度Vre1的情况下，时间常数变更部809基于每隔规定的时间输入的最小车轮速度Vmin判定最小车轮速度Vmin是否处于减速期间（处理S203）。
在判定为最小车轮速度Vmin并非处于减速期间的情况下，时间常数变更部809的加减速时间常数变更部810进行使时间常数增大的第二阶段滤波处理（处理204）以及第三阶段滤波处理（处理S205）。由于时间常数增大，因此经低通滤波处理后的信号变化缓慢。或者，不进行处理S204、S205而输出前次的参考车轮速度Vre1（第三阶段滤波输出值）。可变LPF814将第三阶段滤波输出值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
另外，参考车轮速度计算机构801从转速传感器43FL、43FR、43CL、43CR输入的各车轮4的转速ωfl、ωfr、ωcl、ωcr中选出最大转速ωmax以及最小转速ωmin，基于所述式（4），计算出最大参考车轮速度Vmax、最小参考车轮速度Vmin。
另一方面，在判定为最小车轮速度Vmin处于减速期间的情况下，时间常数变更部809的变速状态时间常数变更部812基于从变速状态判定部808输出的自卸卡车1的变速器1B的变速状态来判定自卸卡车1是否正在容易发生打滑的路面上行驶、变速器1B是否处于变速期间、坡度变化是否较小这些所有条件是否均满足（处理S207）。
在判定为所有条件均满足的情况下，时间常数变更部809的变速状态时间常数变更部812以使截止频率f为0.4Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第二阶段滤波处理（步骤S208），进而以使截止频率f为10Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第三阶段滤波处理（步骤S209）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在处理S207中，在判定为任一条件未满足的情况下，时间常数变更部809判定自卸卡车1的速度是否为低速（例如，0.5m/s以下）（处理S210）。
在判定为低速的情况下，时间常数变更部809以使截止频率f为0.6Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第二阶段滤波处理（步骤S211），进而在第三阶段无滤波的状态下（不进行滤波处理，使输入保持原样地通过并输出）进行第三阶段滤波处理（步骤S212）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在判定为并非低速的情况下，车轮速度分布时间常数变更部811基于由车轮速度分布计算部807计算出的车轮速度的分布来判定车轮速度的分布是否较小，以至于小于规定的阈值（处理S213）。
在判定为车轮速度的分布较小的情况下，车轮速度分布时间常数变更部811以使截止频率f为0.3Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第二阶段滤波处理（步骤S214）。
时间常数变更部809进一步判定车轮速度是否为高速，以至于大于规定的阈值（处理S215），在判定为高速的情况下，进一步判定是否发生较大的打滑（处理S216）。
在判定为发生较大的打滑的情况下，时间常数变更部809以使截止频率f为0.7Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第三阶段滤波处理（步骤S217）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在判定为未发生较大的打滑的情况下，时间常数变更部809在无滤波的状态下（不进行滤波处理，使输入保持原样地通过并输出）进行第三阶段滤波处理（处理S218）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在处理S215中，在判定为车轮速度不为高速的情况下，时间常数变更部809以使截止频率f为1.0Hz的方式设定可变LPF814的时间常数，进行第三阶段滤波处理（步骤S219）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在处理S213中，在判定为车轮速度分布较大的情况下，时间常数变更部809以使截止频率f为0.5Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第二阶段滤波处理（步骤S220），进而以使截止频率f为10Hz的方式变更可变LPF814的时间常数，进行第三阶段滤波处理（步骤S221）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在处理S202中，在判定为最小车轮速度Vmin小于前次参考车轮速度Vre1的情况下，时间常数变更部809的锁定切换时间常数变更部813基于来自变速状态判定部808的输出来判定锁定切换标识是否置位（处理S222）。
在判定为锁定切换标识置位的情况下，锁定切换时间常数变更部813以使截止频率f为0.8Hz的方式设定可变LPF814的时间常数，进行第二阶段滤波处理（处理S223），在无滤波的状态下（不进行滤波处理，使输入保持原样地通过并输出）进行第三阶段滤波处理（处理S224）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
在判定为锁定切换标识复位的情况下，锁定切换时间常数变更部813以使截止频率f为1.0Hz的方式设定可变LPF814的时间常数，进行第二阶段滤波处理（处理S225），在无滤波的状态下（不进行滤波处理，使输入保持原样地通过并输出）进行第三阶段滤波处理（处理S224）。
可变LPF814将第三阶段滤波处理后的滤波值设定为参考车轮速度Vre1，将参考车轮速度Vre1发送至车辆速度推算机构805（处理S206）。
如图12所示，由于参考车轮速度计算机构801具有时间常数变更部809，时间常数变更部809具有加减速时间常数变更部810、车轮速度分布时间常数变更部811、变速状态时间常数变更部812、锁定切换时间常数变更部813，因此，在摩擦系数（μ）不均一的道路上，在如“状态1”所示最小车轮速度Vmin向减速方向变化时，预测为最小车轮速度Vmin有接近实际的建筑车辆速度的倾向，为了使参考车轮速度Vre1易于与最小车轮速度Vmin对应，通过使低通滤波处理的时间常数减小，能够高精度地推算自卸卡车1的车辆速度。
但在如“状态5”所示Vmin＞Vre1时，使时间常数增大，并在Vmin＜Vre1之前一直保持Vre1。
另一方面，在如“状态2”所示最小车轮速度Vmin向加速方向变化时，预测为最小车轮速度Vmin有远离自卸卡车1的实际的车辆速度的倾向，因此使低通滤波处理的时间常数增大，能够防止参考车轮速度Vre1发生较大变化。
并且，在如“状态3”所示车轮速度最大最小值之差的分布大于规定的阈值的情况下，预测为行驶路面不均一或作用于各车轮4的负载不均一，车轮速度为最大车轮速度Vmax的车轮4发生打滑，车轮速度为最小车轮速度Vmin的车轮4的车轮速度接近自卸卡车1的实际车辆速度，因此，通过使低通滤波处理的时间常数减小，易于使参考车轮速度Vre1与最小车轮速度Vmin相对应，能够高精度地推算自卸卡车1的车辆速度。
而且，在如“状态6”所示分布小于规定的阈值时，判断为行驶路面均一，使时间常数增大（与“状态3”相反）。
进而，在如“状态4”所示变速器1B刚从锁定状态切换至转矩变换状态后，来自发动机1A的驱动转矩消失，最小车轮速度Vmin急剧减小，其后，产生驱动转矩，最小车轮速度Vmin再次增加。最小车轮速度减速时，预测为接近自卸卡车1的实际车辆速度。因此，本来是想进行使时间常数减小并使参考车轮速度Vre1与最小车轮速度Vmin相对应的控制，但在像本实施方式那样进行TCS控制的情况下，如果使参考车轮速度Vre1与最小车轮速度Vmin过于对应，则在因产生驱动转矩而使最小车轮速度Vmin增加时，可能发生TCS控制的制动器41、42的制动过度，因此，通过增大时间常数而使参考车轮速度Vre1不易与最小车轮速度Vmin过于对应，从而能够防止TCS控制的制动器41、42的制动过度。
（6－3）加速度信号滤波处理S3
返回图6，加速度信号滤波处理S3通过LPF74对从加速度传感器7D输出的加速度信号进行滤波处理，在去除噪音、车辆摆动成分等后，将滤波处理后的加速度滤波值输出至车辆速度推算装置80。
（6－4）车辆状态判定处理S4
尽管图示省略，但车辆状态判定处理S4是进行自卸卡车1的停车、后退时的判定、车辆速度误推算判定、锁定判定处理、变速判定、前后转速差判定的处理，由运算处理装置72内的车辆状态判定机构进行。
停车时的判定在最大参考车轮转速在0以下的情况下，判定为加速操作关闭即停车状态。
由于在本实施方式中车辆速度推算将自卸卡车1的前进方向设定为正，因此后退时判定在自卸卡车1的速度档被设定在R1或R2的情况下，判定为后退，加速度计滤波值正负颠倒。
车速误推算判定认为控制偏差S为较高的状态且在规定范围内持续规定时间以上即代表在车速推算与制动控制错误的状态下达到平衡，因此以使表示该状态的第一车速误推算标识置位（オン）的方式进行存储保存。
并且，控制偏差S为较小、制动控制较大的状态持续规定时间同样判定为车速推算错误，因此以使表示该状态的第二车速误推算标识置位的方式进行存储保存。
锁定判定是在速度档指令为空档以外时判定锁定状态的处理，在锁定解除指令被发出后的规定时间内，判定切换标识信息为置位状态，除此之外判定为复位（オフ）。
变速判定是判定变速器1B是否正在进行变速的处理，基于变速器控制器3的变速信号来判定变速器1B的变速状态。
（6－5）加速度加减速成分积分处理S6
如图13的流程图所示，参考速度计算机构802计算出加速度滤波值即加速度加减速成分（处理S61）。
参考速度计算机构802判定计算出的加速度加减速成分是否未达到0，且锁定切换的标识信息是否置位（处理S62）。
在判定为加速度加减速成分未达到0，且锁定切换的标识信息置位的情况下，参考速度计算机构802将前次的推算车辆速度V设定为参考速度Vre2（处理S63）。
另一方面，在处理S62中的任一条件不满足的情况下，参考速度计算机构802使前次的推算车辆速度V与加速度加减速成分的积分值相加（处理S64）。另外，可通过使在规定取样周期计算出的加速度加减速成分的值与取样时间相乘而计算出加速度加减速成分的积分值。
（6－6）参考速度修正处理S8
参考速度修正处理S8由车辆速度推算机构805实施，具体地说，进行图14的流程图所示的处理。
首先，车辆速度推算机构805判定加速器是否关闭，或参考车轮速度Vre1是否未达到0.3m/sec（处理S81）。
在处理S81的条件满足的情况下，车辆速度推算机构805判断为未处于打滑状态，将推算车辆速度V设定为参考车轮速度Vre1，将参考速度Vre2与参考车轮速度Vre1的差值设定为积分值修正量（处理S82）。
在处理S81的条件不满足的情况下，车辆速度推算机构805判定参考速度Vre2是否未达到参考车轮速度Vre1的规定值，例如1/2（处理S83）。
在处理S83的条件满足的情况下，车辆速度推算机构805判断为推算车辆速度V过小，TCS的制动控制的制动量过大，例如，将推算车辆速度V设定为参考车轮速度Vre1的1/2，将参考速度Vre2与参考车轮速度Vre1的1/2的差值作为积分值修正量（处理S84）。
在处理S83的条件不满足的情况下，车辆速度推算机构805判定参考速度Vre2是否大于参考车轮速度Vre1（处理S85）。
在处理S85的条件满足的情况下，车辆速度推算机构805判断为推算车辆速度V未超过参考车轮速度Vre1，将推算车辆速度V设定为参考车轮速度Vre1，将参考速度Vre2与参考车轮速度Vre1的差值作为积分值修正量（处理S86）。
在处理S85的条件不满足的情况下，车辆速度推算机构805判定制动机构控制机构84根据式（3）计算出的全部车轮的控制偏差S是否未达到0.1，且加速度加减速成分是否未达到－0.1m/sec2（处理S87）。
在处理S87的条件满足的情况下，车辆速度推算机构805判断为控制偏差S应在适当的范围内但是却减速，控制偏差S进一步增大，对制动机构的控制的制动力增大，进一步减速，将推算车辆速度V设定为前次的推算车辆速度V，将参考速度Vre2与前次的推算车辆速度V的差值作为积分值修正量（处理S88）。
在处理S87的条件不满足的情况下，将由参考速度计算机构802计算出的参考速度Vre2直接设定为推算车辆速度V（处理S89）。
另外，本发明并不限于上述实施方式，也能够适用于以下情况。
即，在上述实施方式中，将车辆速度推算装置80应用于铰接式自卸卡车1，但本发明并不限于此。即，在固定式自卸卡车中也能够采用本发明，而且并不限于自卸卡车，在轮式装载机等具有车轮的建筑车辆中也能够采用本发明。
并且，在上述实施方式中，车辆速度推算装置80用于TCS控制的车辆速度推算，但本发明并不限于此，也可用于全轮驱动的建筑车辆的ABS控制的车辆速度推算。
此外，本发明实施时的具体结构及形状等也可为能够实现本发明目的范围内的其他结构等。
工业实用性
本发明能够利用于全轮驱动的建筑车辆的车辆速度推算装置及使用该车辆速度推算装置的牵引控制装置。

Claims (4)

1.一种车辆速度推算装置，其用于推算全轮驱动的建筑车辆的车辆速度，其特征在于，具有：
每隔规定的时间对各车轮的转速进行检测的转速检测机构；
参考车轮速度计算机构，其从由所述转速检测机构检测出的各车轮的转速中选择最小的转速，每隔规定的时间对所述建筑车辆的参考车轮速度进行计算并输出；
所述参考车轮速度计算机构具有：
根据由所述转速检测机构检测出的转速每隔规定的时间对最小车轮速度进行计算的最小车轮速度计算部；
对由所述最小车轮速度计算部计算出的最小车轮速度进行低通滤波处理的时间常数可变的可变滤波处理部；
根据所述建筑车辆的行驶状态来使所述可变滤波处理部的时间常数变更的时间常数变更部，
所述时间常数变更部具有加减速时间常数变更部，
在根据由所述转速检测机构检测出的转速最小的车轮的转速求出的最小车轮速度处于减速方向时，所述加减速时间常数变更部将由所述可变滤波处理部进行的低通滤波处理的时间常数设定为小于规定的值，在所述最小车轮速度处于加速方向时，所述加减速时间常数变更部将由所述可变滤波处理部进行的低通滤波处理的时间常数设定为大于规定的值。
2.根据权利要求1所述的车辆速度推算装置，其特征在于，具有基于由所述参考车轮速度计算机构计算出的参考车轮速度对所述建筑车辆的车辆速度进行推算并输出的车辆速度推算机构。
3.根据权利要求1所述的车辆速度推算装置，其特征在于，具有车轮速度分布计算部，
所述车轮速度分布计算部根据由所述转速检测机构检测出的各车轮的转速求出各车轮的最大车轮速度及最小车轮速度，获取所述最大车轮速度与最小车轮速度的差值，每隔规定的时间对各车轮的车轮速度的分布进行计算，
所述时间常数变更部具有车轮速度分布时间常数变更部，
如果判定为由所述车轮速度分布计算部计算出的车轮速度的分布在规定的阈值以上，则所述车轮速度分布时间常数变更部使所述可变滤波处理部的时间常数变更。
4.一种牵引控制装置，其用于控制具有设置在各车轮上的制动机构、调整前后轮间差动的差动调整机构的全轮驱动的建筑车辆的所述制动机构及差动调整机构，所述牵引控制装置的特征在于，具有：
权利要求1至3中任一项所述的车辆速度推算装置；
基于由所述车辆速度推算装置推算出的所述建筑车辆的车辆速度的推算值来控制所述制动机构的制动机构控制机构；
基于由所述车辆速度推算装置推算出的所述建筑车辆的车辆速度的推算值来控制所述差动调整机构的差动调整机构控制机构。
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