JP2007269246A - 車輪のロック状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤロック判定を正確に行なうことの可能な車輪のロック状態検出装置を提供する。
【解決手段】車輪がロックしている状態を検出する車輪のロック状態検出装置であって、車両の実加速度（αｒ）と、前記車両の状態に基づいて求められた基準加速度（αｂ）とに基づいて、車輪がロックしている状態であるか否かを検出する（Ｓ１０９）。前記基準加速度は、前記車両の駆動力（Ｆｆ）と、前記車両に加わる抵抗（Ｆｒ、Ｆｌ）と、前記車両の質量（Ｍ）に基づいて、算出される。前記基準加速度は、更に、勾配抵抗（Ｆｓｌ）、コーナリング抵抗（Ｆｋｉ）及びブレーキ制動力（Ｆｃｂ）の少なくともいずれか一方を用いて、算出される（Ｓ１０７）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪のロック状態検出装置に関する。

従来は、車両の減速度が所定値以上であるときにタイヤロックと判定されていた。特開平８−１２１５８２号公報（特許文献１）には、動力伝達経路内の回転部材の回転速度から車両減速度を検出し、制動時の車両減速度が所定値よりも大きい場合に、タイヤロックであると判定する旨が記載されている。

特開平８−１２１５８２号公報

上記従来技術において、上記所定値の値の具体的な決め方については、開示されていない。例えば、上記所定値が、車両毎の実験値を反映して設定される場合や、エンジン回転数に基づいて設定される場合には、車輪がロック状態であるとの判定（タイヤロック判定）を正確に行なうことができない。タイヤロック判定を正確に行なうことが望まれている。

本発明の目的は、タイヤロック判定を正確に行なうことの可能な車輪のロック状態検出装置を提供することである。
本発明の他の目的は、タイヤロック判定を正確にかつ早いタイミングで行なうことの可能な車輪のロック状態検出装置を提供することである。

本発明の車輪のロック状態検出装置は、車輪がロックしている状態を検出する車輪のロック状態検出装置であって、車両の実加速度と、前記車両の状態に基づいて求められた基準加速度とに基づいて、車輪がロックしている状態であるか否かを検出することを特徴としている。

本発明の車輪のロック状態検出装置において、前記基準加速度は、前記車両の駆動力と、前記車両に加わる抵抗と、前記車両の質量に基づいて、算出されることを特徴としている。

本発明の車輪のロック状態検出装置において、前記駆動力は、平坦路を走行中に出力される駆動力であり、前記車両に加わる抵抗は、転がり抵抗及び空気抵抗の少なくともいずれか一方であることを特徴としている。

本発明の車輪のロック状態検出装置において、前記基準加速度は、更に、勾配抵抗、コーナリング抵抗及びブレーキ制動力の少なくともいずれか一方を用いて、算出されることを特徴としている。

本発明の車輪のロック状態検出装置において、前記車両は、ハイブリッド車両であることを特徴としている。

本発明によれば、タイヤロック判定を正確に行なうことが可能となる。

以下、本発明の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図４を参照して、本発明の車輪のロック状態検出装置の第１実施形態について説明する。

本実施形態では、車両の駆動輪加速度αｒ＜基準加速度αｂ−予め定められた設定値ａの関係が成立したときに、タイヤロックが発生したと判定する。上記基準加速度αｂは、ギヤ比、ロックアップ状態、ブレーキによる減速度Ｆｃｂ、勾配による減速度Ｆｓｌ、コーナリング抵抗Ｆｋｉを考慮して算出される。

図２に示すように、内燃機関としてのエンジン１１には、トルクコンバータ１２を有する自動変速機１３が連結されており、エンジン１１の駆動力は、このトルクコンバータ１２を介して自動変速機１３に入力され、デファレンシャルギヤ１４及びドライブシャフト１５を介して駆動輪１６に伝達される。また、自動変速機１３は、Ａ／Ｔ油圧制御装置１７により車両の運転状態に応じて変速比が自動的に制御される。ブレーキ装置１８は、ブレーキ油圧制御装置１９によって制御されて、車両を制動する。

車両には、エンジン１１や自動変速機１３やブレーキ装置１８などを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が設けられている。ＥＣＵ２０は、エンジン１１、自動変速機１３（Ａ／Ｔ油圧制御装置１７）及びブレーキ装置１８（ブレーキ油圧制御装置１９）の総合的な制御を行う。

車両には、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ２１が設けられている。アクセルポジションセンサ２１により検出されたアクセル開度を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。エンジン１１の吸気管２２には、スロットルコントロールバルブ２３が設けられている。スロットルコントロールバルブ２３は、スロットルアクチュエータ２４により開閉可能とされている。ＥＣＵ２０は、スロットルアクチュエータ２４にスロットルコントロールバルブ２３を動作させる。ＥＣＵ２０は、スロットルコントロールバルブ２３によるスロットル開度が、アクセル開度に応じたものとなるようにスロットルアクチュエータ２４を制御する。

吸気管２２には、スロットルコントロールバルブ２３をバイパスするバイパス通路２５が設けられている。バイパス通路２５には、エンジン１１のアイドル回転数を制御するためにスロットルコントロールバルブ２３の全閉時の吸気量を制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２６が設けられている。スロットルコントロールバルブ２３の全閉状態（アイドル状態）及びスロットル開度を検出するアイドルスイッチ付スロットル開度センサ２７が設けられている。アイドルスイッチ付スロットル開度センサ２７によって検出されたアイドル状態及びスロットル開度のそれぞれを示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。

エンジン１１には、エンジン回転数（エンジン回転速度）を検出するエンジン回転数センサ２８が設けられている。エンジン回転数センサ２８により検出されたエンジン回転数を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。
車速センサ２９は、車速に比例する自動変速機１３の出力軸の回転数を検出する。車速センサ２９により検出された車速を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。

シフトポジションセンサ３０は、運転者が操作するシフトレバーの位置（シフトポジション）を検出する。シフトポジションセンサ３０により検出されたシフトポジションを示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。
加速度センサ３１は、車両の減速度（減速加速度）を検出する。加速度センサ３１により検出された減速度を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。

ブレーキ操作量センサ３２は、ブレーキ装置１８の操作量を検出する。ブレーキ操作量センサ３２により検出されたブレーキ装置１８の操作量を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。ステアリング舵角センサ３３は、運転者により操作されるステアリングの舵角を検出する。ステアリング舵角センサ３３により検出されたステアリングの舵角を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。方向指示器スイッチ３４は、運転者により操作され、方向指示器（図示せず）により指示される方向を特定するための操作が行われる。方向指示器により指示される方向を示す信号は、ＥＣＵ２０に出力される。

運転モード設定スイッチ３５は、運転者により操作され、運転モードを設定するための操作が行われる。運転者により、運転モード設定スイッチ３５が操作されることで、スポーツ走行指向又は通常走行指向の運転モードが設定され、その設定された運転モードを示す信号がＥＣＵ２０に出力される。車輪速センサ３６は、車輪の速度を検出する。車輪速センサ３６により検出された車輪速度は、ＥＣＵ２０に出力される。

ＥＣＵ２０は、変速マップを有しており、スロットル開度、車速などに基づいて、自動変速機１３の変速段を決定し、この決定された変速段を成立させるようにＡ／Ｔ油圧制御装置１７を制御することができる。また、ＥＣＵ２０には、図１に示すフローチャートの制御ステップが記述されたプログラムが格納されている。

ナビゲーション装置５０は、自車両を所定の目的地に誘導することを基本的な機能としており、ＥＣＵ６０と、操作部５１と、表示部５２と、スピーカ５３と、位置検出部５４と、地図データベース５５と、運転履歴記録部５６とを備えている。ナビゲーション装置５０のＥＣＵ６０は、ＥＣＵ２０と双方向の通信が可能である。

ナビゲーション装置５０は、運転者に車両の現在地周りの道路情報を知らせて、車両の目的地までの走行経路を誘導する。操作部５１には、目的地などの指示データが入力される。表示部５２には、現在地周辺の地図情報、現在位置、目的位置、経路などの情報が表示される。スピーカ５３からは、案内音声が出力される。

ＥＣＵ６０のＣＰＵ６１は、入力された情報に基づいて、ナビゲーション処理等の各種演算処理を行う。ＥＣＵ６０のＲＯＭ６２には、目的地までの経路の検索、経路中の走行案内、特定区間の決定等を行うための各種プログラムが格納されている。

位置検出部５４は、ＧＰＳレシーバ、地磁気センサ、距離センサ、ビーコンセンサ、ジャイロセンサとを備えており、自車の位置を検出し、その検出した自車の位置を示すデータをＥＣＵ６０に出力する。

地図データベース５５には、車両の走行に必要な情報（地図、直線路、コーナ、登降坂、高速道路など）が記憶されている。地図データベース５５は、地図データファイル、交差点データファイル、ノードデータファイル、道路データファイルを備えている。これら各ファイルには、経路探索を行うとともに、探索した経路に沿って案内図を表示するための各種データが格納されている。ＥＣＵ６０は、地図データベース５５を参照して、必要な情報を読み出す。

運転履歴記録部５６には、車両が走行した走行路、及び車両が走行路を走行した日時などの情報が記録される。ＥＣＵ６０は、必要に応じて、運転履歴記録部５６から運転履歴のデータを読み出す。

ＥＣＵ６０は、操作部５１から入力された目的地などの指示データ及び位置検出部５４により検出された自車位置に基づいて、地図データベース５５から必要な地図情報を検索し、その検索により得られた経路の情報を表示部５２に表示させる。ＥＣＵ６０は、操作部５１から入力された目的地などの指示データが入力されていない場合には、自車位置の周辺の道路情報を表示部５２に表示する。

車両には、カメラ７１と、道路状況検出部７２が設けられている。カメラ７１は、車両の前方の道路状況を撮像する。道路状況検出部７２は、カメラ７１により撮像されたデータに基づいて、車両の前方の道路状況を検出する。道路状況検出部７２による検出結果は、ＥＣＵ２０に出力される。

本実施形態では、正確にタイヤロック判定を行なうために、車両の実際の加速度（実加速度αｒ）と、車両の状態に基づいて算出された基準加速度とに基づいて、タイヤがロックしているか否かを判定する。上記基準加速度は、車両の駆動力Ｆｆと、車両に加わる抵抗（転がり抵抗Ｆｒ、空気抵抗Ｆｌ）と、車両質量Ｍと、更に、勾配抵抗Ｆｓｌと、コーナリング抵抗Ｆｋｉと、ブレーキ制動力Ｆｃｂとに基づいて算出される。

車両の実加速度αｒは、車両の出力軸回転数、又は車輪速度の変化率に基づいて、求めることができる。

基準加速度は、平坦路直進中かつ制動時ではない場合を前提として、出力している駆動力、車速、車両諸元から、下記式１により求められる。

坂路、車両の旋回中、又はブレーキ操作中には、上記式１では、正確に車両の加速度を算出することができない。そこで、本実施形態では、勾配抵抗Ｆｓｌと、コーナリング抵抗Ｆｋｉと、ブレーキ制動力Ｆｃｂに基づいて、下記式２より、基準加速度αｂが求められる。

例えばナビゲーション装置５０に記憶している勾配情報に基づいて、路面勾配を求め、その路面勾配に基づいて、勾配抵抗Ｆｓｌが求められる。また、旋回中のコーナリング抵抗Ｆｋｉは、例えば、車速、コーナー曲率、サスペンションジオメトリー、タイヤ、タイヤ空気圧、横向き加速度に対する車両の反応関数に基づいて算出されることができる。さらに、ブレーキ中の制動力Ｆｃｂは、ブレーキマスターシリンダー圧に対する制動力の関係に基づいて求められることができる。具体的には、ブレーキ制動力Ｆｃｂは、ブレーキマスター圧と定数の積として求めることが可能である。

上記のように、本実施形態では、現在の車両状態で出力されるであろう加速度（基準加速度）αｂを算出し、その基準加速度αｂと、実際に出ている実加速度（駆動輪加速度）αｒとを比較し、実加速度αｒが基準加速度αｂに達していない場合には、タイヤロック状態であると判定することができる。

次に、図１を参照して、本実施形態の動作について説明する。

まず、アクセルポジションセンサ２１に基づいて、アクセル開度が全閉であるか否かが判定される（ステップＳ１０１）。その判定の結果、アクセルが全閉ではないと判定された場合（ステップＳ１０１−Ｎ）には、車両が減速中ではないとして、本制御フローはリターンされ、タイヤロック判定は行われない。

アクセルが全閉であると判定された場合（ステップＳ１０１−Ｙ）には、自動変速機１３のロックアップクラッチの状態及びギヤ比が検出される（ステップＳ１０２）。次いで、上記ロックアップクラッチの状態及びギヤ比の検出結果と、車両諸元と、車速センサ２９により検出された現在の車速とに基づいて、駆動力Ｆｆと、転がり抵抗Ｆｒと、空気抵抗Ｆｌとが算出される（ステップＳ１０３）。

次いで、ナビゲーション装置５０に記憶されている勾配情報に基づいて、路面勾配が求められ、その路面勾配に基づいて、勾配抵抗Ｆｓｌが算出される（ステップＳ１０４）。次に、ブレーキマスターシリンダー油圧に基づいて、例えば予め実験結果に基づいて設定されていたマップ（ブレーキマスターシリンダー油圧とブレーキによる制動力Ｆｃｂとの対応関係を示したマップ）が参照されて、ブレーキによる制動力Ｆｃｂが求められる（ステップＳ１０５）。

次に、ナビゲーション装置５０に記憶されている道路旋回半径データ又は操舵角、スリップ角に基づいて推定されるコーナー曲率と、車両の状態量（車速、横加速度）に基づいて、コーナリング抵抗Ｆｋｉが算出される（ステップＳ１０６）。

次いで、上記式２より、基準加速度αｂを求める（ステップＳ１０７）。即ち、まず、基準駆動力Ｆｂａｓが算出され、次いで、基準駆動力Ｆｂａｓを車両質量Ｍで割ることにより、基準加速度αｂが求められる。

次に、加速度センサ３１により現在の実加速度αｒが検出されるとともに、設定値ａが求められる（ステップＳ１０８）。実加速度αｒは、加速度センサ３１を用いることに代えて、例えば車輪速センサによる実車輪速の変化量に基づいて求めることができる。設定値ａは、各算出値の精度や外乱の影響を考慮して、タイヤロック判定の誤検出を防止する目的で設定される値である。

次に、実加速度αｒ＜基準加速度αｂ−設定値ａの関係が成立するか否かが判定される（ステップＳ１０９）。その判定の結果、実加速度αｒが、基準加速度αｂから設定値ａを減算してなる値に達していない場合（ステップＳ１０９−Ｙ）には、タイヤロックが発生したと判定され、そうでない場合（ステップＳ１０９−Ｎ）には、タイヤロックが発生していないと判定されて本制御フローがリターンされる。

タイヤロックが発生したと判定された場合（ステップＳ１０９−Ｙ）には、タイヤロック判定時対応制御が行われる（ステップＳ１１０）。タイヤロック判定時対応制御とは、例えばタイヤロックが発生している場合には、走行路面の摩擦係数μが低い場合が考えられるので、急変速を抑制するなどの制御を意味する。

具体的には、タイヤロック判定時対応制御は、例えば、車両前方のコーナーの曲がり度合い（コーナー曲率や旋回半径など）や、前方の車両と自車両との位置関係や、路面勾配や、急制動時の減速度の大きさに基づいて行なわれるダウンシフト制御を許可しない制御などである。

次に、図３及び図４を参照して、本実施形態の作用効果について説明する。

図３は、ブレーキ操作時のタイヤロック判定を説明するための図である。従来のタイヤロック判定では、ブレーキ操作による減速度Ｆｃｂ分を考慮せずに、実加速度αｒと所定値（検出閾値Ｔｈ）を比較していた。そのため、タイヤロック判定を確実に行なう（誤判定を抑制する）ためには、検出閾値Ｔｈを相当に大きな値として設定する必要があった。そのため、実加速度αｒと検出閾値Ｔｈの比較の結果、実加速度αｒが検出閾値Ｔｈ未満となるタイミングはＴ１となり、遅いタイミングでしかタイヤロックの判定を行なうことができなかった。

これに対して、本実施形態では、検出閾値を、基準加速度αｂ＋設定値ａに設定する。現在の車両の状態量に基づいて、ブレーキ操作による減速度Ｆｃｂ等を考慮した上で、基準加速度αｂを正確に算出することができるため、誤判定抑制用のオフセット値としての設定値ａは、小さな値に設定することが可能である。このことから、実加速度αｒと検出閾値（基準加速度αｂ＋設定値ａ）の比較の結果、実加速度αｒが検出閾値（基準加速度αｂ＋設定値ａ）未満となるタイミングはＴ２となり、早いタイミングでタイヤロックの判定を行なうことが可能となる。

図４は、アクセル全閉の状態でダウンシフトした時のタイヤロック判定を説明するための図である。従来のタイヤロック判定では、エンジンブレーキ力を考慮せずに、実加速度αｒと所定値（検出閾値Ｔｈ）を比較していた。そのため、タイヤロック判定を確実に行なう（誤判定を抑制する）ためには、検出閾値Ｔｈを相当に大きな値として設定する必要があった。そのため、実加速度αｒと検出閾値Ｔｈの比較の結果、実加速度αｒが検出閾値Ｔｈ未満となるタイミングはＴ１となり、遅いタイミングでしかタイヤロックの判定を行なうことができなかった。

これに対して、本実施形態では、基準加速度αｂの算出（上記式２）の際に、エンジンブレーキ力を考慮して駆動力Ｆｆが算出される。そのため、誤判定抑制用のオフセット値としての設定値ａは、小さな値に設定することが可能となり、このことから、実加速度αｒと検出閾値（基準加速度αｂ＋設定値ａ）の比較の結果、実加速度αｒが検出閾値（基準加速度αｂ＋設定値ａ）未満となるタイミングはＴ２となり、早いタイミングでタイヤロックの判定を行なうことが可能となる。

本実施形態の効果について説明する。

本実施形態によれば、走行路面の状態（コーナー走行中、勾配）や、運転操作（特にブレーキの踏み方の違い）に関わらず、常に正確にタイヤロックの状況を検出することができる。これらの走行路面の状態や運転操作の状態が反映された基準加速度αｂを正確に求めることができるためである。

また、本実施形態によれば、従来技術に比べて、早いタイミングでタイヤロック状態を検出することが可能である。これにより、早いタイミングで、例えば低μ路を安全に走行するための制御などのタイヤロック判定時対応制御に切り換えることができる。

なお、上記実施形態では、上記式２に基づいて基準加速度αｂが算出され、その基準加速度αｂと設定値ａに基づいてタイヤロック判定が行なわれた（ステップＳ１０７、ステップＳ１０９）。これに対して、ブレーキが操作されていない時（ダウンシフト操作時など）には、上記式１に基づいて算出された基準加速度αｂ１と設定値ａに基づいてタイヤロック判定が行なわれることができる。エンジンブレーキ力は、上記式１の駆動力Ｆｆに含まれているためである。

また、ブレーキが操作され、そのブレーキ制動力が小さい場合には、上記式１に基づいて算出された基準加速度αｂ１と設定値ａに基づいてタイヤロック判定を行なう方法であっても、従来技術に比べて早いタイミングでタイヤロックを判定できるという優れた効果を有する。

車両が、モータジェネレータ（ＭＧ）とエンジンのハイブリッド車両である場合には、上記式２に基づいて算出された基準加速度αｂと設定値ａに基づいてタイヤロック判定を行なう方法が特に有効である。ハイブリッド車両では、まず駆動力Ｆｆの目標値が決定され、実際の出力がその駆動力Ｆｆの目標値となるように全体のシステム（エンジンとＭＧとブレーキ油圧）が制御される。同様に、ブレーキ制動力Ｆｃｂの目標値がまず決まり、実際の出力がそのブレーキ制動力Ｆｃｂの目標値となるように全体のシステム（ブレーキ油圧とＭＧの回生量）が制御される。このように、ハイブリッド車両では、目標値としての駆動力Ｆｆとブレーキ制動力Ｆｃｂが求められ、その目標値と実際の出力とが同じ値となるように制御（フィードバック制御）がなされるため、上記式２の駆動力Ｆｆとブレーキ制動力Ｆｃｂには、上記目標値としての駆動力Ｆｆとブレーキ制動力Ｆｃｂをそのまま入れることで、基準加速度αｂを正確に求めることができる。

本発明の車輪のロック状態検出装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の車輪のロック状態検出装置の第１実施形態の概略構成図である。 本発明の車輪のロック状態検出装置の第１実施形態のブレーキ操作時の作用効果を説明するためのタイムチャートである。 本発明の車輪のロック状態検出装置の第１実施形態のアクセル全閉ダウンシフト時の作用効果を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１１ エンジン
１３ 自動変速機
１７ Ａ／Ｔ油圧制御装置
１８ ブレーキ装置
１９ ブレーキ油圧制御装置
２０ ＥＣＵ
２１ アクセルポジションセンサ
２７ スロットル開度センサ
２８ エンジン回転数センサ
２９ 車速センサ
３０ シフトポジションセンサ
３１ 加速度センサ
３２ ブレーキ操作量センサ
３３ ステアリング舵角センサ
３４ 方向指示器スイッチ
３５ 運転モード設定スイッチ
３６ 車輪速センサ
５０ ナビゲーション装置
５４ 位置検出部
５５ 地図データベース
５６ 運転履歴記録部
６０ ＥＣＵ
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
７１ カメラ
７２ 道路状況検出部

Claims (5)

1. 車輪がロックしている状態を検出する車輪のロック状態検出装置であって、
   車両の実加速度と、前記車両の状態に基づいて求められた基準加速度とに基づいて、
   車輪がロックしている状態であるか否かを検出する
   ことを特徴とする車輪のロック状態検出装置。
2. 請求項１記載の車輪のロック状態検出装置において、
   前記基準加速度は、前記車両の駆動力と、前記車両に加わる抵抗と、前記車両の質量に基づいて、算出される
   ことを特徴とする車輪のロック状態検出装置。
3. 請求項２記載の車輪のロック状態検出装置において、
   前記駆動力は、平坦路を走行中に出力される駆動力であり、
   前記車両に加わる抵抗は、転がり抵抗及び空気抵抗の少なくともいずれか一方である
   ことを特徴とする車輪のロック状態検出装置。
4. 請求項２または３に記載の車輪のロック状態検出装置において、
   前記基準加速度は、更に、勾配抵抗、コーナリング抵抗及びブレーキ制動力の少なくともいずれか一方を用いて、算出される
   ことを特徴とする車輪のロック状態検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の車輪のロック状態検出装置において、
   前記車両は、ハイブリッド車両である
   ことを特徴とする車輪のロック状態検出装置。

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