JP2009001158A - 車両の路面状態推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動輪の車輪速度としての前輪車輪速ωF、従動輪の車輪速度としての後輪車輪速ωR、従動輪の車輪加速度としての後輪加速度(dωR/dt)、駆動輪車輪速差分値としての前輪車輪速差分値ΔωF、従動輪車輪速差分値としての後輪車輪速差分値ΔωR、従動輪車輪加速度差分値としての後輪加速度差分値Δ(dωR/dt)を演算し、更に、駆動輪に作用する接地荷重である前輪接地荷重Fzfを演算し、これらの値に基づいて、スリップ率の変化量に対する路面摩擦係数の変化量であるタイヤ特性曲線の傾き(dμ/dλ)を演算し、予め設定した閾値KCH、KCLとタイヤ特性曲線の傾き(dμ/dλ)とを比較することにより路面状態としての路面摩擦係数μを判定する。
【選択図】図1
Description
図1乃至図4は本発明の実施の一形態を示し、図1は路面状態推定装置の構成を示す機能ブロック図、図2は路面状態推定プログラムのフローチャート、図3は車両モデルにおける各パラメータの説明図、図4は路面摩擦係数とスリップ率の特性曲線の説明図である。尚、本実施形態では、路面状態推定装置を搭載する車両として、フロントエンジン−フロントドライブの2輪駆動車(すなわち、前輪が駆動輪であり、後輪が従動輪である)を例に説明する。また、以下の各数式で用いる各パラメータは、図3に示すものである。
ωF(n)=(ωFL(n)+ωFR(n))/2 …(1)
ωR(n)=(ωRL(n)+ωRR(n))/2 …(2)
(dωR/dt)(n)=(ωR(n)−ωR(n-1))/Δt …(3)
ここで、Δtはサンプリングタイムである。
ΔωF(n)=ωF(n)−ωF(n-1) …(4)
ΔωR(n)=ωR(n)−ωR(n-1) …(5)
Δ(dωR/dt)(n)=(dωR/dt)(n)−(dωR/dt)(n-1)…(6)
Fzf=m・g・((Lr/L)−(H/L))・Ax …(7)
ここで、mは車両質量、gは重力加速度、Lはホイールベース、Lrは後軸−重心間距離、Hは重心高さである。
Ax=((T・i/R)−Fr)/m …(8)
ここで、Tはエンジントルク、iはトランスミッションギヤ比、Rはタイヤ径、Frは走行抵抗である。
(dμ/dλ)=((m・R+(Ir/R))・Δ(dωR/dt))
/((Fzf/ωF)・((ωR/ωF)・ΔωF−ΔωR)) …(9)
ここで、Irは従動輪である後輪2輪の総イナーシャである。
図3における車両の進行方向について駆動力をFdとすると、以下の(10)式が成立する。
R・Fd=(R・(dωR/dt)+g・sin(θ))・m・R
+(dωR/dt)・Ir …(10)
ここで、θは道路勾配である。
R・ΔFd=Δ(dωR/dt)・m・R2+Δ(dωR/dt)・Ir
…(11)
この(11)式を導出するにあたり、登降坂により現れるg・sin(θ)の項は、差分を取る際に定数項として除去される。
Fd=Fzf・μ(λ) …(12)
この(12)式についても差分をとると以下の(13)式を得る。但し、登降坂角度変化や加速度の変化により発生する前輪接地荷重Fzfの時間変化ΔFzfは無視するものとする。登降坂角や加速度が一定の走行条件ではΔFzfはゼロになるので、この項を無視したことが問題になる場面は少ない。
ΔFd=Fzf・(dμ/dλ)・Δλ+μ(λ)・ΔFzf
≒Fzf・(dμ/dλ)・Δλ …(13)
λ=(ωF−ωR)/ωF …(14)
Δλ=(1/ωF)・((ωR/ωF)・ΔωF−ΔωR) …(15)
・(dμ/dλ)≧KCHの場合、路面は高μ路
・KCH>(dμ/dλ)≧KCLの場合、路面は中μ路
・(dμ/dλ)<KCLの場合、路面は低μ路
すなわち、図4に示すように、路面摩擦係数μとスリップ率λの特性曲線では、タイヤ特性曲線の傾き(dμ/dλ)は、高μ路の場合は大きくなり、低μ路の場合は小さくなることが一般的に知られている。従って、この特性の違いを利用して路面摩擦係数μを推定するのである。
まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、必要パラメータ、すなわち、左右前輪の車輪速ωFL、ωFR、左右後輪の車輪速ωRL、ωRR、車両の前後加速度Axを読み込む。
(dμ/dλ)=((m・R+(If/R))・Δ(dωF/dt))
/((Fzr/ωR)・((ωF/ωR)・ΔωR−ΔωF)) …(16)
ここで、Δ(dωF/dt))は従動輪車輪加速度差分値としての前輪加速度差分値、Fzrは駆動輪に作用する接地荷重である後輪接地荷重、Ifは従動輪である前輪2輪の総イナーシャである。
2 制御部
2a 前輪車輪速演算部(駆動輪車輪速検出手段)
2b 後輪車輪速演算部(従動輪車輪速検出手段)
2c 後輪加速度演算部(従動輪車輪加速度検出手段)
2d 前輪車輪速差分値演算部(駆動輪車輪速差分値演算手段)
2e 後輪車輪速差分値演算部(従動輪車輪速差分値演算手段)
2f 後輪加速度差分値演算部(従動輪車輪加速度差分値演算手段)
2g 前輪接地荷重演算部(駆動輪接地荷重演算手段)
2h (dμ/dλ)演算部(特性演算手段)
2i 路面状態判定部(路面状態判定手段)
3FL 左前輪車輪速センサ
3FR 右前輪車輪速センサ
3RL 左後輪車輪速センサ
3RR 右後輪車輪速センサ
4 前後加速度センサ
Claims (3)
- 駆動輪の車輪速度を検出する駆動輪車輪速検出手段と、
従動輪の車輪速度を検出する従動輪車輪速検出手段と、
従動輪の車輪加速度を検出する従動輪車輪加速度検出手段と、
今回検出した駆動輪車輪速と過去に検出した駆動輪車輪速との差を駆動輪車輪速差分値として演算する駆動輪車輪速差分値演算手段と、
今回検出した従動輪車輪速と過去に検出した従動輪車輪速との差を従動輪車輪速差分値として演算する従動輪車輪速差分値演算手段と、
今回検出した従動輪車輪加速度と過去に検出した従動輪車輪加速度との差を従動輪車輪加速度差分値として演算する従動輪車輪加速度差分値演算手段と、
駆動輪に作用する接地荷重を演算する駆動輪接地荷重演算手段と、
上記駆動輪車輪速と上記従動輪車輪速と上記駆動輪車輪速差分値と上記従動輪車輪速差分値と上記従動輪車輪加速度差分値と上記駆動輪接地荷重とに基づいて路面摩擦係数とスリップ率の特性曲線の該スリップ率の変化量に対する上記路面摩擦係数の変化量を演算する特性演算手段と、
上記スリップ率の変化量に対する上記路面摩擦係数の変化量に基づいて路面状態を判定する路面状態判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両の路面状態推定装置。 - 上記特性演算手段は、上記スリップ率の変化量に対する上記路面摩擦係数の変化量を、車両の駆動力の差分値を駆動輪のスリップ率の差分値と上記駆動輪接地荷重とで除した演算式を基に演算することを特徴とする請求項1記載の車両の路面状態推定装置。
- 上記路面状態判定手段は、予め設定した閾値と上記スリップ率の変化量に対する上記路面摩擦係数の変化量とを比較することにより路面摩擦係数を推定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の路面状態推定装置。
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