CN111032471B - 车辆的控制方法及车辆的控制装置 - Google Patents

Abstract

在本发明中，在与车辆的前轮以及后轮的旋转相应的脉冲信号的上升沿以及下降沿进行递增计数，基于在前轮进行递增计数得到的值与在后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定路面摩擦系数。

Description

车辆的控制方法及车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及对路面摩擦系数进行推定的车辆的控制方法及车辆的控制装置。

背景技术

在专利文献1中公开了如下技术，即，基于车轮速度计算滑移比，基于作用于车轮的驱动力与滑移比之间的关系对路面摩擦系数进行推定。

专利文献1：日本特开2017-87786号公报

发明内容

通常，车轮速度传感器对与车轮的旋转相应地产生的脉冲信号进行滤波处理而转换为车轮速度信号。因此，在专利文献1的技术中存在如下问题，即，如果在计算滑移比时使用车轮速度信号，则伴随着滤波处理而信息缺失，不能检测微小的滑移状态，不能对精度高的路面摩擦系数进行推定。

本发明的目的在于提供一种能够高精度地对路面摩擦系数进行推定的车辆的控制方法以及车辆的控制装置。

为了达成上述目的，在本发明中，在与车辆的前轮以及后轮的旋转相应的脉冲信号的上升沿以及下降沿进行递增计数，基于在前轮进行递增计数得到的值与在后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率对路面摩擦系数进行推定。

发明的效果

因此，由于取代信息缺失的车轮速度信号而使用脉冲信号，所以能够检测微小的滑移状态，能够对精度高的路面摩擦系数进行推定。

附图说明

图1是实施例1的车辆的系统图。

图2是实施例1的车辆的驱动力分配控制的控制图。

图3是表示实施例1的路面μ推定方法的特性图。

图4是在高μ路和低μ路分别绘制实际的滑移率与减速度之间的关系得到的实验结果。

图5是表示实施例1的车轮速度传感器的结构的概略图。

图6是表示由实施例1的车轮速度传感器检测出的脉冲信号的计数值的关系的图。

图7是表示实施例1的路面摩擦系数推定处理的流程图。

标号的说明

1 发动机

2 自动变速器

3 分动器

10 制动控制器

20 控制器

CS 一体型传感器

SS 车轮速度传感器

具体实施方式

〔实施例1〕

图1是实施例1的车辆的系统图。实施例1的车辆是基于后轮驱动的四轮驱动车辆。车辆具有发动机1、自动变速器2和分动器3。自动变速器2对发动机1的转速进行变速，从后驱动轴RDS输出从发动机1输出的扭矩的一部分或者全部。从后驱动轴RDS输出的扭矩经由左后轮驱动轴DRL以及右后轮驱动轴DRR传递至后轮RL、RR(下面，也简述为后轮)。另外，分动器3从前驱动轴FDS输出从发动机1输出的扭矩的一部分。从前驱动轴FDS输出的扭矩经由左前轮驱动轴DFL以及右前轮驱动轴DFR传递至前轮FL、FR(下面也简述为前轮)。

车辆具有检测各车轮FL、FR、RL、RR的旋转状态的车轮速度传感器SS(FL、FR、RL、RR)、和检测车辆的前后加速度Gx、横向加速度Gy、横摆率Yaw的一体型传感器CS。制动控制器10接收车轮速度传感器SS的传感器信号(脉冲信号)，对车轮速度Vw、车体速度Vx进行运算。关于车轮速度传感器SS的详情在后面叙述。另外，从一体型传感器CS接收各种传感器信号(Gx、Gy、Yaw)。

制动控制器10基于接收到的传感器信号以及运算出的信息，执行抑制车轮的抱死倾向的防抱死制动控制(下面，记载为ABS)、使车辆的动作稳定的车辆动态控制(下面，记载为VDC)、基于从图外的自动运转控制器接收到的制动请求的自动制动控制等，控制图外的制动状态。

控制器20具有控制发动机1的运转状态的发动机控制部、控制自动变速器2的变速状态的变速控制部、和控制分动器3的驱动力分配状态的驱动力分配控制部。发动机控制部通过节气门开度、燃料喷射量、火花塞点火时机等控制发动机1的转速、扭矩。变速控制部基于车速VSP和加速器踏板开度APO决定最合适的变速级，变速为通过自动变速器2内的液压控制选择出的变速级。驱动力分配控制部基于车辆的行驶状态，对分配给前轮的驱动力和分配给后轮的驱动力进行运算，控制从分动器3传递至前轮侧的扭矩。

制动控制器10和控制器20经由CAN通信线连接。控制器20从制动控制器10接收车轮速度传感器SS的脉冲信号、车轮速度Vw、车体速度Vx、前后加速度Gx、横向加速度Gy、横摆率Yaw等数据。制动控制器10从控制器20接收发动机扭矩信息、变速级、驱动力分配状态等数据。

图2是实施例1的车辆的驱动力分配控制的控制对应图。横轴取路面摩擦系数(下面，记载为路面μ)，纵轴取前驱动轴FDS以及后驱动轴RDS的总扭矩。图2中的阈值L1表示后轮能够传递至路面的扭矩的最大值，阈值L2表示能够从前轮和后轮双方传递至路面的扭矩的最大值。图2中的阈值L1下方的区域S1是以后轮驱动进行行驶的区域。阈值L1的特性具有如果路面μ低则L1的值小、如果路面μ高则L1的值大的特性。图2中的阈值L1的上方且阈值L2的下方的区域S2是以四轮驱动进行行驶的区域。驱动力分配控制部将从发动机1输出的扭矩中的L1分配给后轮，将剩余的扭矩分配给前轮。

图2中的阈值L2的上方的区域S3是以四轮驱动进行行驶并且对发动机1请求扭矩下降的区域。区域S3表示在从发动机1输出的扭矩中，即使将L1分配给后轮、将L2与L1的差值分配给前轮，也从发动机1输出过剩的扭矩。在该情况下，驱动力分配控制部对发动机1进行从发动机扭矩减去L2而得到的扭矩量的扭矩下降请求。

图3是表示实施例1的路面μ推定方法的特性图。该特性图是横轴取车轮的滑移率，纵轴取前后加速度的图。图3中的基准μ特性是预先通过实验等测定高μ路的特性得到的基准线。假设将表示基准μ特性的路面μ设为“1”。这里，已知在任意的滑移率下，路面μ与前后加速度具有线性的关系。根据上述，在将以某个滑移率S1下的基准μ特性产生的前后加速度即基准前后加速度设为Gbase、将低μ下的前后加速度设为Glow时，下面的关系成立。

基准μ：低μ＝Gbase：Glow

因此，

低μ＝(Glow/Gbase)×基准μ

由于基准μ是1，所以低μ以Glow相对于基准前后加速度Gbase的比率来表示。由此，如果能够计算精度高的滑移率，则能够推定精度高的路面μ。

如图2所示，在实施例1的车辆中，在进行驱动力分配控制时，使用路面μ。这是因为与能够从车轮传递至路面的力相关。在实施例1的车辆中，具有：脉冲μ推定处理部，其在推定路面μ时使用车轮速度传感器SS的脉冲信号进行推定；以及车轮速度μ推定处理部，其在推定路面μ时使用由车轮速度传感器SS计算出的车轮速度Vw进行推定。

(关于车轮速度μ推定处理)

制动控制器10如果从车轮速度传感器SS接收到脉冲信号，则基于每单位时间包含的脉冲信号的数量对第1车轮速度进行运算。然后，从去除噪声的观点出发，对第1车轮速度进行滤波处理，对稳定后的车轮速度Vw进行运算。下面，根据在各轮运算出的车轮速度Vw对车体速度Vx进行运算。车体速度Vx的运算例如进行各轮的Vw的选择低速(select low)、前轮平均车轮速度Vwf-ave与后轮平均车轮速度Vwr-ave之间的选择低速。并且，也可以使用检测出的前后加速度Gx进行校正等。然后，将车轮速度Vw除以车体速度Vx计算车轮速度基准滑移率Svw。接着，根据图3所示的基准μ特性，计算车轮速度基准滑移率Svw中的基准前后加速度Gbase，将当前的前后加速度Gcur除以基准前后加速度Gbase，计算车轮速度基准路面摩擦系数μVw。这里，当前的前后加速度Gcur可以是由一体型传感器CS检测出的前后加速度Gx，也可以使用车体速度Vx的变化率dVx/dt。

图4是在高μ路和低μ路分别绘制实际的滑移率与减速度之间的关系得到的实验结果。图4的高μ判定区域是相对于滑移率的减速度大的区域，表示驱动力分配控制部在控制上能够判定为高μ的区域。图4的低μ判定区域是相对于滑移率的减速度小的区域，表示驱动力分配控制部在控制上能够判定为低μ的区域。这里，通过▲绘制在实际的高μ路上行驶时的实验结果，通过◆绘制在实际的低μ路上行驶时的实验结果。高μ路上的实验结果即▲大体出现在高μ判定区域内，能够理解误判定为低μ路的例子较少。与此相对，低μ路上的实验结果是许多◆被绘制在高μ判定区域内，能够理解误判定为高μ路的例子非常较多。可以认为这是由于，如上所述，在使用车轮速度Vw时实施了滤波处理等的结果，特别是与滑移开始初期的微小的滑移状态相关的信息缺失所导致的。因此，发明者不是使用从制动控制器10输出的车轮速度Vw推定路面μ，而是从制动控制器10接收信息缺失之前的车轮速度传感器SS的脉冲信号推定路面μ。

(关于脉冲μ推定处理)

图5是表示实施例1的车轮速度传感器的结构的概略图。如图5所示，车轮速度传感器SS具有与车轮一体旋转的齿，基于由齿的凹凸变化引起的阻抗变化形成脉冲信号。此时，使用对脉冲信号的上升以及下降进行了递增计数而得到的值(下面，记载为脉冲计数值)。

图6是表示由实施例1的车轮速度传感器检测出的脉冲信号的计数值的关系的图。图6(i)表示左前轮的脉冲计数值与左后轮的脉冲计数值之间的关系。图6(ii)表示图6(i)的脉冲计数值之差(左后轮脉冲计数值-左前轮脉冲计数值)。另外，图6(iii)是将图6(i)的区间(A)放大后的放大图，图6(iv)是将图6(ii)的区间(A)放大后的放大图。另外，在区间(A)的开始时间点对脉冲计数值进行重置，是表示驾驶员踩踏制动器踏板而开始了减速。由于是因制动器踏板的踩踏引起的减速时，因此，是前轮侧的车轮速度容易降低的状况。这是由于车辆在减速时负荷移动至前轮侧，因此通常将前轮侧的制动容量设定得较大。

如图5所示，车轮速度传感器SS的齿的各轮分别独立地旋转，各轮的车轮速度传感器SS的齿的凹凸不必同步。因此，如果开始递增计数，则初始的脉冲计数值之差变成0或者-1。而且，如果前轮侧的转速降低得比后轮侧的转速快，前轮的脉冲计数值的递增计数速度降低，则脉冲计数值之差变成1。换言之，脉冲计数值之差变成1的瞬间表示前轮的车轮速度传感器SS的齿的凹凸与后轮的车轮速度传感器SS的齿的凹凸同步的瞬间。因此，在脉冲计数值之差表示1的定时，开始时间的测量。

然后，对脉冲计数值之差从1向2变化所花费的时间、从2向3变化所花费的时间这样的至差变化1为止的时间tx进行测量。“脉冲计数值之差从1向2变化”表示在前轮的车轮速度传感器SS的齿旋转一个齿的量的期间，后轮的车轮速度传感器SS的齿旋转两个齿的量。因此，能够根据车轮速度传感器SS的齿数、脉冲计数值之差和时间tx计算前轮与后轮之间的相对速度ΔVpuls。由于与路面之间的滑移极小，所以制动初期的后轮的车轮速度大致视为车体速度Vx。如果将后轮的车轮速度设为Vwr、将前轮的车轮速度设为Vwf、将由脉冲μ推定处理得到的前轮的滑移率设为Spuls，则

Vwf＝Vwr-ΔVpuls

Spuls＝(Vwr-Vwf)/Vx

Vwr＝Vx

因此，

通过Spuls＝ΔVpuls/Vwr进行表示。另外，在实施例1中，对时间tx进行测量直至脉冲计数值之差变成3，在该时间点计算Spuls。由此，即使在直接使用了脉冲信号的情况下，也能够抑制噪声等的影响，能够对稳定后的滑移率Spuls进行运算。使用该精度高的滑移率Spuls进行图3所示的路面μ推定。

如上所述，基于脉冲计数值之差来计算滑移率Spuls，由此，即使在微小滑移区域，也成功高精度地计算出了滑移率。即，在使用车轮速度Vw计算出滑移率时，滑移率增大，在作用于车轮与路面之间的力在最大值附近，能够高精度地计算滑移率。但是，在作用于车轮与路面之间的力在比最大值更靠前的滑移开始时间点(微小滑移区域)，在去除噪声的过程中信息缺失，难以高精度地计算滑移率。

但是，发现了通过直接使用车轮速度传感器SS的脉冲信号，基于前后轮的脉冲计数值之差的时间变化率对滑移率Spuls进行运算，从而能够高精度地计算刚开始滑移之后的微小滑移。实际上，使用滑移率Spuls进行了图5所示的实验，成功将误判定大致100％地排除。因此，通过使用利用Spuls推定出的脉冲基准路面摩擦系数μpuls进行驱动力分配控制，能够实现稳定的行驶状态。

另外，在实施例1中，在推定路面μ时，分别计算使用了左前轮的脉冲信号和左后轮的脉冲信号的左侧脉冲基准路面摩擦系数μpuls_L、和使用了右前轮的脉冲信号和右后轮的脉冲信号的右侧脉冲基准路面摩擦系数μpuls_R。由此，能够检测在左右轮处不同的路面摩擦系数的所谓分离(split)μ路。

图7是表示实施例1的路面摩擦系数推定处理的流程图。

在步骤S1中，判断是否开始了减速，在判断为开始了减速时进入步骤S2，除此以外进入步骤S4。这里，是否开始了减速例如能够通过下述各种方法进行检测，即，制动开关是否接通、或者是否通过驾驶员操作变速杆而在手动模式下降挡从而变成发动机制动力起作用的状态。

在步骤S2中，进行脉冲μ推定处理。脉冲μ推定处理的详情如上所述。

在步骤S3中，设定脉冲基准路面摩擦系数μpuls作为路面μ。

在步骤S4中，判断脉冲基准路面摩擦系数μpuls是否小于或等于表示低μ的规定值μlow，在判断为小于或等于规定值μlow时，进入步骤S5，继续使用脉冲基准路面摩擦系数μpuls。然后，进入步骤S6，判断加速是否已结束，在加速已结束时进入步骤S7，在除此以外的情况下进入步骤S5。这是由于，在减速时判断为是低μ路时，即使是加速时也继续使用脉冲基准路面摩擦系数μpuls，从而在开始驱动力分配控制时不会分配过剩的扭矩，能够实现稳定的车辆动作。

在步骤S7中，进行车轮速度μ推定处理，在步骤S8中，使用车轮速度基准路面摩擦系数μVw作为路面μ。车轮速度μ推定处理的详情如上所述。即，在判断为是高μ路时，即使产生了某种程度的大的滑移率，也能够有效地从车轮向路面传递扭矩。另外，在脉冲μ推定处理中，直至脉冲计数值之差变成3为止不能运算Spuls，但是车轮速度Vw、车体速度Vx是去除了从制动控制器10即刻得到的噪声后的数据。因此，能够实施与路面状况相应的扭矩分配。

如上所述，实施例1起到下述的作用效果。

(1)检测与车辆的前轮以及后轮的旋转相应的脉冲信号，在脉冲信号的上升沿以及下降沿进行递增计数，基于在前轮进行递增计数得到的值与在后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定脉冲基准路面摩擦系数μpuls。

因此，由于取代信息缺失的车轮速度信号而使用脉冲信号，所以能够检测微小的滑移状态，能够推定精度高的路面摩擦系数。

(2)在基于路面摩擦系数将发动机1的驱动力分配给前轮和后轮时，在车辆减速时推定出的脉冲基准路面摩擦系数μpuls小于或等于μlow(低摩擦系数)时，在车辆再加速时，基于脉冲基准路面摩擦系数μpuls进行对前轮和后轮的驱动力分配。

因此，在加速时开始驱动力分配控制时，不会分配过剩的扭矩，能够实现稳定的车辆动作。

(3)在基于每单位时间的脉冲信号的数量计算车轮速度Vw、基于车轮速度Vw来推定车轮速度基准路面摩擦系数μVw(第2路面摩擦系数)、基于路面摩擦系数将发动机1的驱动力分配给前轮和后轮时，在车辆减速时推定出的脉冲基准路面摩擦系数μpuls为大于μlow的高摩擦系数时，在车辆再加速时，基于车轮速度基准路面摩擦系数μVw进行对前轮和后轮的驱动力分配。

即，在判断为是高μ路时，即使产生了某种程度大的滑移率，也能够有效地从车轮向路面传递扭矩。另外，在脉冲μ推定处理中，直至脉冲计数值之差变成3为止不能运算Spuls，但是车轮速度Vw、车体速度Vx是去除了从制动控制器10即刻得到的噪声的数据。因此，能够实施与路面状况相应的扭矩分配。

(4)在推定脉冲基准路面摩擦系数μpuls时，基于在右侧前轮进行递增计数得到的值与在右侧后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定右侧路面摩擦系数μpuls_R，基于在左侧前轮进行递增计数得到的值与在左侧后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定左侧路面摩擦系数μpuls_L。

因此，能够检测在左右轮处路面摩擦系数不同的分离μ路，能够稳定地控制车辆。

〔其他实施例〕

以上，基于实施例说明了本发明，但具体结构也可以是其他结构。在实施例1中，示出了应用于基于后轮驱动的四轮驱动车辆的例子，但是也可以应用于基于前轮驱动的四轮驱动车辆。另外，在实施例1中，示出了在减速时对脉冲基准路面摩擦系数μpuls进行推定的例子，但也可以在加速时对脉冲基准路面摩擦系数μpuls进行推定。另外，在实施例1中，对脉冲基准路面摩擦系数μpuls和车轮速度基准路面摩擦系数μVw这两者进行推定，与状况相应地选择了使用的路面摩擦系数，但是也可以始终使用脉冲基准路面摩擦系数μpuls。另外，在实施例1中，推定了在进行驱动力分配控制时使用的路面摩擦系数，但是也可以推定为在进行其他制动控制、转弯控制时使用的路面摩擦系数。

Claims (5)

1.一种车辆的控制方法，其特征在于，

检测与车辆的前轮以及后轮的旋转相应的脉冲信号，

在所述脉冲信号的上升沿以及下降沿进行递增计数，

基于在前轮进行递增计数得到的值与在后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定第1路面摩擦系数。

2.根据权利要求1所述的车辆的控制方法，其特征在于，

在基于第1路面摩擦系数将动力源的驱动力分配给前轮和后轮时，当在车辆减速时推定出的第1路面摩擦系数小于或等于规定值时，在车辆再加速时，基于所述第1路面摩擦系数进行对前轮和后轮的驱动力分配。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的控制方法，其特征在于，

基于所述脉冲信号的每单位时间的数量计算车轮速度，

基于所述车轮速度来推定第2路面摩擦系数，

在基于第1路面摩擦系数将动力源的驱动力分配给前轮和后轮时，当在车辆减速时推定出的第1路面摩擦系数大于规定值时，在车辆再加速时，基于所述第2路面摩擦系数进行对前轮和后轮的驱动力分配。

4.根据权利要求1或2所述的车辆的控制方法，其特征在于，

在推定所述第1路面摩擦系数时，基于在右侧前轮进行递增计数得到的值与在右侧后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定右侧第1路面摩擦系数，基于在左侧前轮进行递增计数得到的值与在左侧后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定左侧第1路面摩擦系数。

5.一种车辆的控制装置，其特征在于，具有：

传感器，其输出与车辆的前轮以及后轮的旋转相应的脉冲信号；以及

控制器，其对所述脉冲信号的上升沿以及下降沿进行递增计数，基于在前轮进行递增计数得到的值与在后轮进行递增计数得到的值之差的时间变化率，推定路面摩擦系数。

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