JP2001315633A

JP2001315633A - 路面摩擦係数検出装置

Info

Publication number: JP2001315633A
Application number: JP2000137355A
Authority: JP
Inventors: Kunihito Sato; 国仁佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】車両制御に必要となるμ値を取得することが
可能な路面摩擦係数検出装置を提供する。【解決手段】検出したアクセル開度θa（ステップＳ
１）に応じて目標減速度EBA(t)を演算し（ステップＳ３
〜Ｓ６）、制動トルクを付与した（ステップＳ７）うえ
でスリップ状態と実減速度Ｇｙ(t)に基づいてμ値を検
出する（ステップＳ８〜Ｓ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の挙動制御に
必要な路面に関する情報である路面摩擦係数を検出する
路面摩擦係数検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から運転者がアクセルペダルの踏み
込みを解除した際に制動力を作動させて車両に減速度を
付加する減速度制御装置が提案されている。特開平９−
９５２２２号公報で開示されている技術はそのうちの一
つであり、アクセルペダルが減速域にある場合には、減
速度制御装置を介して主ブレーキ系に制動力を付加する
ものである。

【０００３】このような減速度制御装置を付加すること
により、車両を緩やかに加減速する際に、ブレーキペダ
ルを頻繁に操作する必要がなく、減速応答性を高め、イ
ージードライブを実現できると記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように主ブレーキ
系により制動力を付加する場合、路面摩擦係数（μ値）
に応じた制御をすることが好ましいが、同公報にはμ値
の取得方法については何ら記載がなされていない。そこ
で本発明は、車両制御に必要となるμ値を取得すること
が可能な路面摩擦係数検出装置を提供することを課題と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る路面摩擦係数検出装置は、(1)運転者
のアクセル操作状態を検出するアクセル操作状態検出手
段と、(2)アクセル操作状態検出手段の検出結果に応じ
て車輪に制動トルクを付与して車両へ減速度を付加する
減速度付加手段と、(3)車輪のスリップ状態を検出する
スリップ状態検出手段と、(4)減速度付加手段によって
付加する減速度と車輪の実際のスリップ量から路面摩擦
係数を演算する演算手段と、を備えていることを特徴と
する。この演算手段は、スリップ量が所定値を超えたと
きに付加している減速度を基にして路面摩擦係数を演算
することが好ましい。

【０００６】路面摩擦状態が異なると、車輪に制動トル
クを付加した際のスリップ状態が異なってくる。本発明
では、これを利用して付加する減速度と車輪のスリップ
状態から路面摩擦係数（μ値）を検出する。例えば、ス
リップ量が所定値を超えたときに付加している減速度か
らμ値を算出することができる。さらに、この検出を減
速度付加手段がアクセル操作状態に応じて制動トルクを
付与する際に行うため、路面μ値の検出を容易かつ確実
に行うことが可能である。この路面μ値は、制動制御の
ほか、トラクションコントロールなど各種の制御におい
て用いることができる。

【０００７】さらに、減速度付加手段によって付加する
制動トルクをアクセル操作状態に関わらず所定タイミン
グで変更する変更手段を備えていると好ましい。この変
更は、制動トルクを所定タイミングで増大することが好
ましい。これにより、制動トルクを確保しながら、測定
可能な路面μ値の範囲を拡大することができる。また、
路面μ値の変動を的確に把握することができる車両が安定状態であるか否かを判定する判定手段をさら
に備えており、変更手段は車両が安定状態と判定された
場合にのみ制動トルクの増大を行うことが好ましい。車
両挙動の安定を優先させることで、路面μ値が小さい場
合に制動トルク増大により車両挙動が急変するおそれが
ない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【０００９】図１は、本発明に係る路面摩擦係数検出装
置（減速度制御装置を兼ねる）を含む減速度制御系統の
構成を示す図であり、図２は、この実施形態を搭載した
車両の制動系の構成を示す図である。

【００１０】まず、図２を参照して車両の制動系の構成
から説明する。この車両は、前輪ＦＲおよびＦＬと後輪
ＲＲおよびＲＬのそれぞれに車輪制動用のホイルシリン
ダ２５〜２８が設けられており、各ホイルシリンダ２５
〜２８でブレーキを駆動することにより車両の制動を行
う構成となっている。各車輪ＦＲ、ＦＬ、ＲＲ、ＲＬに
はそれぞれの車輪速度Ｖｗを検出する車輪速センサ５１
〜５４が配置されている。

【００１１】そして、この制動系を操作するためのブレ
ーキペダル１０は、マスタシリンダ１１のピストン軸に
接続されている。ブレーキペダル１０には、ブレーキペ
ダルの操作状態を検出するブレーキストロークセンサ４
０が接続されている。マスタシリンダ１１には、さらに
ブレーキペダル１０と反対側にストロークシミュレータ
１５が接続され、ブレーキペダル１０の操作に対して適
度な反発力を発生させる。

【００１２】このマスタシリンダ１１から延びる２つの
作動液ラインは、それぞれソレノイド弁１２、１３を介
して右前輪ＦＲと左前輪ＦＬのそれぞれのホイルシリン
ダ２５、２６に接続されている。このマスタシリンダ１
１からソレノイド弁１２（１３）に至る経路には、マス
タ圧センサ３８（３９）が配置されている。

【００１３】一方、リザーバタンク１６から延びる作動
液ラインは、モータ１８により駆動されるポンプ１７に
接続され、ポンプ１７から延びる作動液ラインは、各リ
ニア弁２１ａ〜２４ａを介して各車輪のホイルシリンダ
２５〜２８へと接続されている。ポンプ１７と各リニア
弁２１ａ〜２４ａへの分岐部との間には圧力センサ３１
とアキュムレータ１９とが配置されている。また、各ホ
イルシリンダ２５〜２８からリザーバタンク１６へと戻
る作動液ラインには、減圧弁２１ｂ〜２４ｂがそれぞれ
接続されている。各ホイルシリンダ２５〜２８には、ホ
イルシリンダ圧センサ３２〜３５がそれぞれ取り付けら
れている。

【００１４】本発明に係る路面摩擦係数検出装置の車両
減速度制御装置の演算手段を構成する減速度制御ユニッ
ト１００には、前述したブレーキペダル１０の開度を検
出するブレーキストロークセンサ４０、後述するアクセ
ルペダル４の開度θaを検出するアクセル開度センサ４
２、前述した車輪速センサ５１〜５４、車体の前後方向
の加速度Ｇｙを検出する前後Ｇセンサ４４のほか、エン
ジン回転数センサ４６、シフトセンサ４８、ホイルシリ
ンダ圧センサ３２〜３５、圧力センサ３１、マスタ圧セ
ンサ３８、３９の各出力信号も供給されている。ここ
で、前後Ｇセンサ４４は、例えば振り子型センサやスプ
リングマスＧセンサである。

【００１５】さらに、減速度制御ユニット１００は、減
速度制御の際に用いるテーブルや定数などを格納してお
くメモリユニット１２０を有し、各ホイルシリンダ２５
〜２８に接続されるリニア弁２１ａ〜２４ａと減圧弁２
１ｂ〜２４ｂ並びにソレノイド弁１２、１３をそれぞれ
制御する。

【００１６】ここで、この制動系の制動時の基本動作に
ついて説明する。ここで、リザーブタンク１６から送ら
れる作動液は、ポンプ１７の下流側配管内では、所定の
圧力に昇圧保持されており、アキュムレータ１９はこの
圧力を維持する役目を果たす。そして、圧力センサ３１
で検出した作動液の液圧がこの所定圧力を下回っている
ときはポンプ１７をモータ１８で駆動することによりこ
の下流側配管内の作動液をこの所定圧力まで昇圧する。
ブレーキペダル１０が踏み込まれると、マスタシリンダ
１１のピストン軸が押されて、操作量に応じた液圧（マ
スタ圧）が発生する。正常時には、ソレノイド弁１２、
１３は遮断状態にあり、マスタ圧が直接右前輪ＦＲのホ
イルシリンダ２５と左前輪ＦＬのホイルシリンダ２６に
伝達されることはない。マスタシリンダ１１の操作量は
マスタ圧センサ３８、３９によって検出され、その操作
量に応じて減速度制御ユニット１００が各ホイールシリ
ンダ２５〜２８へと付加すべき液圧（ホイルシリンダ
圧）を演算する。そして、各リニア弁２１ａ〜２４ａ、
減圧弁２１ｂ〜２４ｂの動作を制御することにより、各
ホイルシリンダ２５〜２８へと伝達されるホイルシリン
ダ圧（ホイルシリンダ圧センサ３２〜３５で計測）を求
めたホイルシリンダ圧となるよう調整する。このよう
に、各ホイルシリンダ２５〜２８に伝達されるホイルシ
リンダ圧を独立に制御することで、各車輪に印加される
制動力を独立して制御することが可能である。

【００１７】制動系統の異常時には、各ソレノイド弁１
２、１３を導通状態として、マスタシリンダ１１のマス
タ圧をソレノイド弁１２、１３を介して右前輪ＦＲのホ
イルシリンダ２５、左前輪ＦＬのホイルシリンダ２６へ
とそれぞれ伝達して両前輪ＦＲ及びＦＬの制動を行う。

【００１８】この装置においては、さらに、踏み込んだ
アクセルペダルが戻される際に、制動力を付加して減速
度を発生させて特に自動変速機搭載車両等では不足しが
ちなエンジンブレーキ効果を補助する減速度制御を行
う。以下、これをエンジンブレーキアシスト（EBA）制
御と呼ぶ。このEBA制御の際に路面摩擦係数（μ値）の
検出が行われる。図３は、アクセルペダル４の状態を説
明する図であり、図４がEBA制御の際の制御フローチャ
ートであり、μ値の検出フローチャートである。

【００１９】図３に示されるように、アクセル開度θa
は、アクセルペダルの全閉位置側からの開度を示してお
り、全閉位置側で０となる。そして、開度θa0のときが
アクセルペダル４の燃料遮断位置（フューエルカット位
置）である。

【００２０】図４のフローチャートに示されるEBA制御
（μ値検出）は減速度制御ユニット１００によって行わ
れるものであり、車両のエンジンを駆動させた時点から
所定のタイミングで繰り返し実行される。ただし、ブレ
ーキペダル１０が操作されている場合には、ブレーキペ
ダル１０の操作状態に応じて制動トルクが付加されるの
で、本フローチャートの処理は行われず、スキップされ
る。

【００２１】ステップＳ１においては、アクセルペダル
４に取り付けられたアクセル開度センサ４２の出力信号
として送られてきたアクセル開度θaと、車輪速センサ
５１〜５４の出力信号として送られてきた各車輪ＦＲ、
ＦＬ、ＲＲ、ＲＬの車輪速Ｖwfr、Ｖwfl、Ｖwrr、Ｖwrl
が読み込まれる。そして、ステップＳ２では、各車輪速
Ｖwfr、Ｖwfl、Ｖwrr、Ｖwrlの最大値を推定車速Ｖrと
して設定する。

【００２２】ステップＳ３では、推定車速Ｖrとアクセ
ル開度θaを基にして付加すべき基準減速度EBAori(t)を
演算する。具体的には、アクセルペダル４がフューエル
カット位置より全閉位置側に位置している、つまり０≦
θa＜θa0の場合には、EBAori(t)を次式により設定す
る。（f(Ｖr)はＶrの関数である。） EBAori(t)＝f(Ｖr)×（θa₀−θa）続く、ステップＳ４では、EBAori(t)が０を越えている
か、すなわち、EBA制御条件か否かを判定する。EBA制御
条件と判定された場合はステップＳ５へ移行し、後述す
るステップＳ１２で設定されるToldが設定されたタイム
ステップからＮ回後のタイムステップであるかを判定す
る。これは、前回のμ値測定から所定時間経過したか否
かを判定することになる。

【００２３】経過していないと判定された場合、ステッ
プＳ６へと移行し、付加する目標減速度EBA(t)の設定を
行う。これは、基準減速度EBAori(t)を前回測定した路
面μ値からタイヤスリップが発生すると予想される減速
度μｍｇ／Ｍ（ここで、ｍは車輪荷重、Ｍは車両質量で
ある）以下に制限するものである。

【００２４】そして、ステップＳ７ではこうして設定し
た目標減速度EBA(t)に一致する付加減速度が得られるよ
う各車輪に付加すべき制動トルクを求めたうえで、この
制動トルクが得られるホイルシリンダ圧を演算して、各
リニア弁２１ａ〜２４ａ及び減圧弁２１ｂ〜２４ｂを制
御して各車輪のホイルシリンダ２５〜２８に作用する液
圧を求めたホイルシリンダ圧に調整する。アクセルペダ
ル４が戻されたときは、図示していないエンジン制御ユ
ニットが燃料、空気の供給を削減して、エンジン回転数
Ｎｅを減少せしめ、この抵抗により制動力が生ずるエン
ジンブレーキ効果が発生するが、付加する制動トルクが
これを補助する役目を果たす。この結果、車両には減速
度が付加され、減速が行われる。中高速領域では、アク
セルペダル４が燃料遮断位置より全閉位置側へと戻され
た時点で、エンジン制御ユニットがエンジンへの燃料供
給を遮断することによりさらに大きな減速度が得られ
る。

【００２５】ステップＳ８では、前後Ｇセンサ４４の出
力から車体の前後方向加速度Ｇy(t)を読み込む。これは
実減速度に相当する。そしてステップＳ９では、各車輪
速Ｖwと推定車速Ｖrから各車輪のスリップ率ＳをＳ＝
（Ｖr−Ｖw）／Ｖrにより演算する。ステップＳ１０で
は、求めたスリップ率が所定値以上であるか否かによっ
てスリップ発生の有無を検出する。

【００２６】ステップＳ１０でスリップが発生した、つ
まり、スリップ率が所定値以上であると判定した場合は
ステップＳ１１に移行して、スリップが発生した直前の
タイムステップで付加されていた減速度Ｇｙ(t-Δt)を
基にして次式 μ＝ＭＧｙ(t-Δt)／ｍｇからμ値を演算する。そして、ステップＳ１２でμ値を
検出した時刻を変数Toldとしてメモリユニット１２０に
格納した後、ステップＳ１３で演算により求めたμ値を
図示していない他の制御ユニットへと送信して処理を終
了する。こうして求めたμ値は、トラクションコントロ
ールや駆動系との協調制御等に用いることができる。ま
た、ステップＳ６で説明したように、μ値に応じて付加
する制動トルクを制限することで、タイヤスリップを抑
制して適切な制動トルクを付与したEBA制御を行うこと
が可能となる。通常の制動時についてもこのμ値を利用
した制御を行うことでタイヤスリップを抑制して適切な
制動トルク付与を行うことができる。

【００２７】ステップＳ１０でスリップ発生なしと判定
された場合には、その後の処理をスキップして処理を終
了する。この場合は、前回検出されたμ値が保持される
ことになる。

【００２８】ステップＳ４でEBA制御条件が満たされて
いないと判定された場合には、ステップＳ１６へと移行
し、Toldに現在の時刻tを設定した後にその他の処理を
スキップして処理を終了する。

【００２９】また、ステップＳ５で前回のμ値測定から
所定時間経過したと判定された場合には、ステップＳ１
４へと移行して、車体挙動が安定状態か否かを判定す
る。具体的には、車速、操舵角、ヨーレート、横加速度
がいずれも所定の閾値未満であるときは安定状態と判断
し、いずれか一つでも閾値以上であるときは安定状態で
はないと判断する。

【００３０】ステップＳ１４で安定状態でないと判定さ
れた場合には、ステップＳ１７へと移行し、Toldにt−
ＮΔtを設定した後に前述したステップＳ６へと移行し
て所定のEBA付加制御を行う。一方、ステップＳ１４で
安定状態と判定された場合には、ステップＳ１５へと移
行して目標減速度EBA(t)として基準減速度EBAori(t)の
係数F(t-(Told＋ＮΔt))倍の減速度を設定する。ここで
係数F(t')は、図５に示されるようにF(t’)＝ｋ×t’＋
１で示されるt'の関数である。このようにして目標減速
度EBA(t)を設定した後、ステップＳ７へと移行してEBA
付加及びスリップ検出処理を行う。

【００３１】このようにすることで、前回のμ値測定時
Toldから所定時間ＮΔt経過した時点（Told＋ＮΔt）以
降、車両挙動がその時点で安定していなかった場合は、
車両挙動が回復した時点以降、は基準減速度EBAori(t)
が一定なら目標減速度をｋΔt×EBAori(t)ずつ増加させ
ることになる。こうして目標減速度を増大させていくこ
とで意図的にスリップを生ぜしめることで、路面μ値が
増大したような場合でもμ値を的確に把握することが可
能である。

【００３２】ここで、μ値の検出精度はｋΔtに依存す
るので、要求される検出精度とタイムステップΔtに応
じてｋを設定する必要がある。また、所定時間この目標
減速度増大によるμ値検出制御を行ってもスリップが発
生しないときは、目標減速度増大制御を解除してもよ
い。

【００３３】本実施形態では、このように所定のタイミ
ングで目標減速度を増大させることで路面μ値が大きい
側に変動した場合でもこれを的確に検出し、それに応じ
た制御を行うことが可能となる。

【００３４】ここでは、EBA制御条件を満たしている場
合に、所定のタイミングで制動トルクを増大させる場合
を例に説明したが、EBA制御条件を満たしてない場合で
も所定のタイミングで制動トルクを付加してμ値を検出
するようにしてもよい。この場合は、車両挙動の安定状
態に関する閾値をより厳しく設定することが好ましい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、減
速度制御装置で付加する制動トルクと実減速度、スリッ
プ状態を基にして路面のμ値を的確に把握することがで
きる。こうして得られたμ値を利用して制動トルクやト
ラクションを制御することで好適な制御を行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る路面摩擦係数検出装置の構成を示
す図である。

【図２】本発明に係る路面摩擦係数検出装置を搭載した
車両の制動系の構成を示す図である。

【図３】アクセルペダル開度を説明する図である。

【図４】図１の装置の減速度制御（路面摩擦係数検出）
を説明するフローチャートである。

【図５】図４の制御フローで使用する関数F(t')を説明
するグラフである。

【符号の説明】

１…車体、４…アクセルペダル、１０…ブレーキペダ
ル、１１…マスタシリンダ、１６…リザーバタンク、１
７…ポンプ、１９…アキュムレータ、２１ａ〜２４ａ…
リニア弁、２１ｂ〜２４ｂ…減圧弁、２５〜２８…ホイ
ルシリンダ、３１…ブレーキ圧センサ、３２〜３５…ホ
イルシリンダ圧センサ、４２…アクセル開度センサ、４
４…前後Ｇセンサ、５１〜５４…車輪速センサ、１００
…減速度制御ユニット、１２０…メモリユニット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転者のアクセル操作状態を検出するア
クセル操作状態検出手段と、前記アクセル操作状態検出手段の検出結果に応じて車輪
に制動トルクを付与して車両へ減速度を付加する減速度
付加手段と、車輪のスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段
と、前記減速度付加手段によって付加する減速度と車輪の実
際のスリップ量から路面摩擦係数を演算する演算手段
と、を備える路面摩擦係数検出装置。
【請求項２】前記演算手段は、スリップ量が所定値を
超えたときに付加している減速度を基にして路面摩擦係
数を演算する請求項１記載の路面摩擦係数検出装置。
【請求項３】前記減速度付加手段によって付加する制
動トルクをアクセル操作状態に関わらず所定タイミング
で変更する変更手段をさらに備える請求項１または２に
記載の路面摩擦係数検出装置。
【請求項４】前記変更手段は付加する制動トルクを所
定タイミングで増大する請求項３に記載の路面摩擦係数
検出装置。
【請求項５】車両が安定状態であるか否かを判定する
判定手段をさらに備えており、前記変更手段は車両が安
定状態と判定された場合にのみ制動トルクの増大を行う
請求項４記載の路面摩擦係数検出装置。