JP2015077824A - 車速決定システム、安定制御システム及びそれを備えた鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング操作によってカーブするときの車速を決定する。【解決手段】本発明の車速決定システムは、前輪および後輪を有する車両の車速決定システムであって、前輪の車輪速Ｖfを検出する車輪速センサ３５と、前輪の走行軌跡と後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差、および前輪の車輪速Ｖfに基づいて、後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）を決定する演算器２００とを備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、カーブ走行時にバンクする車両の車速決定システム、そのような車両の安定制御システム及びそれを備えた鞍乗り型車両に関する。

トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）およびアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）に代表される自動二輪車の姿勢制御技術（車両安定制御技術）には、前輪と後輪との間における車輪速の差から得られる車輪の「スリップ量」または「スリップ率」を用いることが一般的である。

スリップ率λは、典型的には以下の式で表現される。
λ＝（Ｖ−Ｖ_r）／Ｖ ・・・制動時
λ＝（Ｖ−Ｖ_r）／Ｖ_r ・・・駆動時

また、スリップ量は、例えば（Ｖ−Ｖ_r）によって表現され得る。

ここで、Ｖは車速、Ｖ_rは後輪（駆動輪）の車輪速である。一般に「車速」とは、路面に対する車両の移動速度である。また、「車輪速」とは、車輪の回転軸を基準としたときの車輪の外周面における接線方向速度である。車輪速は、「車輪の回転速度（単位時間あたりの回転数）」および「車輪の回転半径」に比例し、一般には「車輪の回転角速度」と「車輪の回転半径」との積によって表現される。車輪速の単位は、例えば「ｋｍ／時間」であるが、これに限定されない。上記の式によれば、車速Ｖが後輪の車輪速Ｖ_rに等しいとき、スリップ率λおよびスリップ量はゼロに等しくなる。

自動二輪車の姿勢制御技術（車両安定制御技術）として、特許文献１は、自動二輪車用ブレーキ液圧制御装置を開示している。この制御装置は、前後の各車輪の車輪速を検出する車輪速センサを備えており、各車輪速センサが検出した車輪速に基づいて制動力調節装置を制御する。

特開２００８−１２６９８８号公報

自動二輪車の姿勢制御技術（車両安定制御技術）では、従来、車速は、駆動輪ではない前輪の車輪速を検知することによって取得された。具体的には、前輪の車輪速をＶ_fとするとき、Ｖ＝Ｖ_fが成立すると考え、スリップ率またはスリップ量を算出するための上記の式における車速Ｖに、前輪の車輪速Ｖ_fの測定値を代入することが行われてきた。

また、特許文献１の制御装置は、前後の各車輪の車輪速を検出する車輪速センサを備えており、各車輪速センサが検出した車輪速に基づいて制動力調節装置を制御する。この制御装置では、前輪の車輪速センサが検出した前輪車輪速から車速を推定する。この推定した車速と後輪の車輪速センサが検出した後輪車輪速との速度差に応じてブレーキ装置のブレーキ液圧を調整する。

このように従来技術によれば、車速Ｖは、前輪の車輪速の測定値や、前輪の車輪速に基づく推定値である。上記の車速Ｖの決定方法は、いずれも、車体が直進していることを前提としている。しかしながら、鞍乗型車両は、カーブ走行中に車両がバンク可能である。

本発明は、上記の課題を解決することができる車速決定システム、安定制御システム及びそれを備えた鞍乗り型車両を提供する。

本発明の車速決定システムは、前輪および後輪を有する車両の車速決定システムであって、前記前輪の車輪速を検出する車輪速センサと、前記前輪の走行軌跡と前記後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差、および前記前輪の車輪速に基づいて、後輪接地点における車速を決定する演算器とを備える。

本発明の車速決定システムは、上記の構成を備えることにより、カーブ走行中の「内外輪差」に起因して前輪の車輪速が後輪接地点における車速と一致しない場合においても、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差に基づいて、前記前輪の車輪速から後輪接地点における車速を決定することが可能になる。これにより、特にカーブ走行中の車速を推定できる車速決定システムを提供することができる。

本発明の安定制御システムは、前輪および後輪を有する車両の安定制御システムであって、前記前輪の車輪速を検出する第１車輪速センサと、前記後輪の車輪速を検出する第２車輪速センサと、前記前輪の走行軌跡と前記後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差、および前記前輪の車輪速に基づいて、前記後輪接地点における車速を決定する演算器と、前記前輪接地点および後輪接地点における車速に基づいて、前記前輪または前記後輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を調整する縦力制御部とを備えている。

本発明の安定制御システムは、上記の構成を備えることにより、カーブ走行中の「内外輪差」に起因して前輪の車輪速が後輪接地点における車速と一致しない場合においても、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差に基づいて、前記前輪の車輪速から後輪接地点における車速を決定することが可能になる。さらに、このように決定した後輪接地点における車速に基づいて、縦力の絶対値を調整する縦力制御部を備える。これにより、特にカーブ走行中の車速を推定可能な安定制御システムを提供できる。

本発明の鞍乗り型車両は、上記の安定制御システムを備えている。

本発明の鞍乗り型車両は、上記の安定制御システムを備えているため、特にカーブ走行中の車速を推定可能な安定制御システムを備えた鞍乗り型車両を提供できる。

本発明の車速決定システムによれば、前輪および後輪の接地点が路面上に描く軌跡（走行軌跡）の違いによって前後輪の間に車輪速差が生じても、前輪の車輪速から後輪接地点における車速を演算によって求めることができる。その結果、本発明の車速決定システムを車両の安定制御システムに適用すれば、前後輪の内外輪差の影響を受けることなく、各車輪輪の接地点における車速に基づいて車両の制御を実現することが可能になる。

（ａ）および（ｂ）は、自動二輪車における前後輪の車輪速を説明するための図である。 （ａ）から（ｃ）は、自動二輪車がバンクしながらカーブするときの走行軌跡を模式的に示す上面図である。 （ａ）は、ステアリング操作によって蛇行しながら走行する自動二輪車のヨーレートω_z、（ｂ）は、そのときの前後輪の車輪速Ｖ_f、Ｖ_r、（ｃ）は、従来技術によって求められたスリップ率λの各々の時間変化を示すグラフである。 （ａ）は、ステアリング操作によって蛇行しながら走行する自動二輪車のバンク角φ、（ｂ）は、そのときのヨーレートω_zの各々の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における車速決定システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態における車速決定システムの他の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態における車速決定システムの更に他の構成例を示すブロック図である。 （ａ）は、ステアリング操作によって蛇行しながら走行する自動二輪車のバンク角φ、（ｂ）は、そのときのヨーレートω_z、（ｃ）は、前後輪の車輪速Ｖ_f、Ｖ_r、および後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）、（ｄ）は、従来技術によって求められたスリップ率λおよび本実施形態によって求められたスリップ率λ’の各々の時間変化を示すグラフである。 （ａ）は、ステアリング操作によって一定方向に回転走行する自動二輪車のバンク角φ、（ｂ）は、そのときのヨーレートω_z、（ｃ）は、前後輪の車輪速Ｖ_f、Ｖ_r、および後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）（ｄ）は、従来技術によって求められたスリップ率λおよび本実施形態によって求められたスリップ率λ’の各々の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 本発明の実施形態に係る安定制御システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るバンク角の算出を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るバンク角の算出を説明する他の説明図である。 （ａ）は実施形態に係る横滑り加速度の検出を示すグラフであり、（ｂ）は検出された横滑り加速度に対して縦力低減制御を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は実施形態に係る車輪に発生する力と摩擦円との関係を示す図である。 実施形態に係る安定制御を示すフローチャートである。

自動二輪車では、ステアリング舵角を大きく切って走行した場合、実際にはスリップをしていないにもかかわらず、スリップ率（スリップ量）の算出値がゼロではない値を示すことがあることを本発明者は見出し、鋭意研究の結果、その原因を突きとめた。すなわち、ステアリング舵角を大きく切って走行した場合、前輪および後輪の接地点が通過する「軌跡」の違いに起因する「内外輪差」により、前輪車輪速が後輪車輪速より大きな値を示すことがあることに着目し、それが原因となってスリップ率（スリップ量）が実際の値から外れることを見出した。自動二輪車における、このような問題は、回転運動を伴う運動中の車両の移動速度が１個の値で定義できず、車両の部位に応じて異なる値を持ち得るために生じる。言い換えると、カーブしながら走行する自動二輪車では、前輪の接地点における車速が、後輪の接地点における車速に一致するとは限らない。このため、前輪接地点における車速が常に後輪接地点における車速に等しいことを前提とする従来技術によれば、実際にはスリップをしていないにもかかわらず、スリップ率（スリップ量）の算出値がゼロではない値を示すことになる。

以下、図１および図２を参照しながら、上記従来技術の課題の原因を詳しく説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、自動二輪車１の基本構成を模試的に示す図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、自動二輪車１の前輪および後輪の走行軌跡を模試的に示す上面図である。

図１（ａ）に示されるように、自動二輪車１は、前輪８および後輪２３を備えている。前輪８は路面Ｅと前輪接地点ｆで接触し、後輪２３は路面Ｅと前輪接地点ｒで接触している。この例では、後輪２３が駆動輪であり、不図示のエンジンまたは電気モータなどの駆動源から駆動力を得て回転する。一方、前輪８は、路面Ｅから受ける摩擦力によって回転する。

図１（ａ）、（ｂ）に示す例において、自動二輪車１は、後輪２３の回転によって車速Ｖで図中の右方向に移動する。自動二輪車１が路面Ｅの直線上を真っ直ぐに走行しているとき、車速Ｖは、前輪８の車輪速Ｖ_fに等しい。また、このとき、後輪２３にスリップが発生していなければ、車速Ｖは後輪２３の車輪速Ｖ_rにも等しい。自動二輪車１の走行に伴い、前輪接地点ｆおよび後輪接地点ｒは路面Ｅに沿って移動する。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照する。図２（ａ）〜（ｃ）では、それぞれ、２本の走行軌跡Ｆ、Ｒの例とともに、路面Ｅに対してバンクしている自動二輪車１の前輪８および後輪２３も模試的に示されている。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、それぞれ、バンクしながらカーブしていく過程における自動二輪車１を３つの段階に分けて模式的に記載している。路面Ｅに対して垂直な軸を基準にした場合、この軸の周りに自動二輪車１は回転しながら走行するため、このとき自動二輪車１のヨーレートはゼロでは無い値を示す。ここで、ヨーレートとは、ヨー角（旋回角）の時間変化率であり、ヨー角速度とも呼ばれる。ヨーレートは、後に図１３を参照しながら説明するように、車体固定軸であるＺ軸周りに回転する角度の時間微分と定義される。

本明細書において、「前輪の走行軌跡」は、路面Ｅ上で前輪接地点ｆが描く軌跡であり、「後輪の走行軌跡」は、路面Ｅ上で後輪接地点ｒが描く軌跡である。図面では、簡単のため、路面Ｅを「平面」で近似しているが、路面Ｅは平面に限定されない。

図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、前輪８の走行軌跡Ｆと後輪２３の走行軌跡Ｒとの間に差異が存在すると、走行軌跡Ｆ、Ｒ上を移動する前輪接地点ｆの移動速度と後輪接地点ｒの移動速度との間にも差異が発生し得る。これは、単位時間における前輪接地点ｆの移動距離と後輪接地点ｒの移動距離とが異なり得るからである。本明細書では、前輪接地点ｆの移動速度を「前輪接地点における車速」、後輪接地点ｒの移動速度を「後輪接地点における車速」と呼ぶ場合がある。バンクしながらカーブする自動二輪車の車速は、厳密には、車両の部位によって異なる値を持ち得るからである。本明細書では、車速を車両の部位ｘの関数としてＶ（ｘ）と表記する場合があり、例えば「前輪接地点における車速」をＶ（ｆ）、「後輪接地点における車速」をＶ（ｒ）と表す場合ある。

自動二輪車１が路面Ｅの直線上を真っ直ぐに移動しているときは、前輪接地点ｆおよび後輪接地点ｒが同一直線上を移動し、前輪８の走行軌跡Ｆと後輪２３の走行軌跡Ｒとが一致する。その結果、前輪接地点ｆにおける車速Ｖ（ｆ）は、後輪接地点ｒにおける車速Ｖ（ｒ）に等しくなる。従来は、このことを前提とし、前輪接地点ｆにおける車速Ｖ（ｆ）を測定によって検出し、その検出した値を後輪接地点ｒにおける車速Ｖ（ｒ）として用いて後輪のスリップ率などを算出していた。そのため、図２に示されるような走行軌跡Ｆ、Ｒのズレが前後輪の間に発生した場合は、後輪接地点ｒにおける車速Ｖ（ｒ）は真実の値から大きく外れてしまうことがあり、スリップ率（スリップ量）の誤差が大きくなった。従って、従来の車両姿勢制御システムでは、ＴＣＳ、ＡＢＳなどのスリップ抑制制御の早期介入または介入遅れなどが発生することがあった。

図３（ａ）は、ステアリング操作を伴うスラローム走行中のヨーレートω_zの時間変化を示すグラフであり、図３（ｂ）は、そのときの前輪車輪速Ｖ_fおよび後輪車輪速Ｖ_rの時間変化を示すグラフであり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示される前輪車輪速Ｖ_fを後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）とする計算によって得たスリップ率λの時間変化を示すグラフである。ヨーレートω_z、前輪車輪速Ｖ_fおよび後輪車輪速Ｖ_rは、いずれも、実測値である。

図３（ａ）に示されるように、ヨーレートω_zは、−７０°／秒から７０°／秒程度の範囲内で変化する。ヨーレートω_zの絶対値が大きくなるほど、図３（ｂ）に示されるように、前輪車輪速Ｖ_fと後輪車輪速Ｖ_rとの差（Ｖ_f−Ｖ_r）が大きくなることがわかる。具体的には、差（Ｖ_f−Ｖ_r）は最大で２．５ｋｍ／時間以上に達した。図３（ｃ）のスリップ率λは、λ＝（Ｖ_f−Ｖ_r）／Ｖ_fの式に対して、図３（ｂ）における前輪車輪速Ｖ_fの測定値および後輪車輪速Ｖ_rの実測値を代入することによって算出された。

こうして得られた図３（ｃ）のスリップ率λは、現実のスリップ率を反映しておらず、過度に大きな値（最大で約２０％）を示している。これは、スラローム走行中においてヨーレートω_zが高くなるとき、後輪にスリップが生じていない場合でも、前輪車輪速Ｖ_fが後輪車輪速Ｖ_rに比べて増加するからである。スラローム走行中に前輪車輪速Ｖ_fと後輪車輪速Ｖ_rとが一致しない理由は、前述したように、前輪と後輪との間で走行軌跡が異なるからである。

このように積極的なステアリング操作によってカーブしながら走行するとき、車両の姿勢の変化に伴ってヨーレートω_zが大きく変化し、ヨーレートω_zに応じて前輪車輪速Ｖ_fと後輪車輪速Ｖ_rとの差異が変化している。このため、ヨーレートω_zを検出または推定によって取得すれば、ヨーレートω_zに基づいて、前輪の車輪速Ｖ_fから後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）を推定することが可能である。

本発明者は、まず、バンク角φを無視した場合において、前輪車輪速Ｖ_fと後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）との間には、ヨーレートω_zを介して、以下の関係があることを見出した。すなわち、Ｖ_fの２乗からＶ（ｒ）の２乗を減算した値は、ヨーレートω_zの２乗に比例することがわかった。また、この比例の定数は、車両のサイズに依存することもわかった。従って、前輪車輪速Ｖ_fおよびヨーレートω_zの測定値があれば、演算によって後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）を推定することが可能になる。

なお、スラローム走行中は、車両の姿勢の変化に伴ってバンク角（ロール角）φも時間的に変化する。図４（ａ）は、ステアリング操作を伴うスラローム走行中のバンク角φの時間変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は、そのときのヨーレートω_zの時間変化を示すグラフである。図４（ｂ）は、図３（ａ）に相当する。

図４（ａ）および図４（ｂ）から分かるように、ステアリング操作を伴うスラローム走行中、バンク角φはヨーレートω_zに似た時間変化を示し、±２５°の範囲内で変化するが、バンク角φとヨーレートω_zとの間には差異が存在する。車両の運動および姿勢変化を把握するためには、ヨーレートω_zおよびバンク角φの両方の値を取得することが有効である。実際、同じヨーレートω_zでもバンク角φが異なれば、前後輪の軌跡の差に起因する前後輪接地点における車速差も変化する。車両の運動および姿勢変化（姿勢角の値）を把握すれば、測定によって得た前輪車輪速Ｖ_fから、後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）を高い精度で決定することが可能になる。

バンク角φの影響は、計算、実験、シミュレーションなどによって前もって得ることができる。本発明者は、バンク角φの関数ｆ（φ）をヨーレートω_zに乗算することにより、バンク角φの影響を補正できることを見出した。ｆ（φ）は、上述した理由から明らかなように、鞍乗り型車両のサイズ（例えば前輪接地点と後輪接地点との距離など）に依存するが、計算、実験、シミュレーションなどによって求められる。

以上のことから、後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）は、ヨーレートω_zおよびバンク角φを用いて、以下の一般式で決定することができる。

こうして本発明では、前輪８の走行軌跡Ｆと後輪２３の走行軌跡Ｒとの間に差異が存在した場合、この差異に起因して発生する前輪接地点ｆと後輪接地点ｒとの間の車速差を考慮し、後輪接地点ｒにおける車速Ｖ（ｒ）を決定することができる。すなわち、検出された前輪８の車輪速Ｖ_fを、そのまま、車速Ｖとするのではなく、検出された前輪８の車輪速Ｖ_fから、後輪接地点ｒにおける車速Ｖ（ｒ）を演算によって決定し、この決定したＶ（ｒ）の値（推定値）をスリップ率などの演算に使用することができる。

なお、ヨーレートが実質的にゼロのとき（予め設定された基準値以下のとき）は、上記の数１を計算するまでもなく、前輪の車輪速Ｖ_fを後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）とすればよい。

次に、本発明による車速決定システムの基本的な構成例を説明する。

この車速決定システムは、前輪および後輪を有する車両の車速決定システムであって、前輪の車輪速を検出する車輪速センサと、後輪接地点における車速を決定する演算器とを備える。演算器は、前輪の走行軌跡と後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差、および前輪の車輪速に基づいて、後輪接地点における車速を決定する。この演算器は、前輪の車輪速センサによって検出された前輪の車輪速から、後輪接地点における車速を決定するために、前輪の走行軌跡と後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差を用いる。

なお、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差は、種々の方法によって見積もることが可能である。例えば、走行中に路面および前後輪の接地点を撮像するイメージセンサを備え、イメージセンサによって得られた画像を画像処理装置によって処理することにより、前輪の走行軌跡と後輪の走行軌跡との差を実際に検出してもよい。また、「車速の差」とは、前輪接地点の車速と後輪接地点の車速との間の単純な差分のみを意味するものではなく、例えば「前輪接地点の車速」の二乗と「後輪接地点の車速」の二乗との差分を含み得るものとする。

本発明のある実施形態において、演算器は、車両のヨーレートに基づいて、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差を決定するように構成されている。ヨーレートが分かれば、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差を見積もることが可能である。前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差を見積もるためには、前述のように、車両のバンク角φに関する情報を取得することが有効である。このため、他の実施形態では、車両のバンク角φを取得するバンク角取得部を更に備え、演算器は、ヨーレートおよびバンク角φに基づいて、前輪の車輪速から後輪接地点における車速を決定するよう構成されている。

なお、本願明細書では、「検出」および「取得」の用語について、原則として、以下のよう使い分ける。
（１）「物理量aを検出する」とは、物理量aの測定を行うことにより、物理量aの値（測定値）を示す情報を得ることを意味する。
（２）「物理量aを取得する」とは、「物理量aを検出する」ことを含み、かつ、センサなどが検出した情報に基づいて物理量aの値を決定することを含むものとする。

また、「取得する」は、例えば以下の動作を含む。
（２．１）測定値を所定の演算式に代入して物理量aの値を算出すること：
（２．２）測定値と物理量aの値との対応関係を示すテーブルまたはデータベースを参照して前記測定値に対応する物理量aの値をテーブルなどから読み出すこと：
（２．３）測定値から物理量aの値を推定すること。

例えばヨーレートを取得することは、ヨーレートセンサによって直接にヨーレートを検出する場合だけではなく、他の姿勢角センサや速度センサの出力から演算によって演算器がヨーレートの推定値を得る場合を含む。このことは、ヨーレート以外の物理量、例えばバンク角φでも同様である。

なお、車輪速を検出する場合、通常、車軸の近傍に設けられた車輪速センサが車輪の回転速度に応じて出力する電気パルスの単位時間あたりのカウント値が車輪速として用いられる。このカウント値は、車輪速に比例するが、通常、この比例定数は１ではないため、カウント値は車輪速の値（車輪外周面の接線方向速度）そのものには等しくない。しかし、スリップ率λおよびスリップ量を算出する式において、各項は車輪速であるため、各項における車輪速とカウント値との比例定数が等しい値に設定されていれば、カウント値を車輪速として取り扱っても良い。

（実施形態）
＜車速決定システム＞
以下、図５を参照しながら、本発明の実施形態における車速決定システムの基本的な構成例を説明する。

図５に示される車速決定システム１００は、前輪の車輪速を検出する前輪車輪速センサ３５と、車体のヨーレートを検出するジャイロスコープ３３と、前輪の車輪速および車体のヨーレートに基づいて後輪接地点における車速を取得する演算器２００とを備えている。図示されている例における演算器２００は、ジャイロスコープ３３の出力に基づいて姿勢角（ヨー角、ロール角、およびピッチ角の少なくとも１つ）を推定する姿勢角推定部５９を含んでいる。

前輪車輪速センサ３５は、前輪に近接して配置され、前輪の回転速度に比例する周波数で電気パルスを出力する。公知の車輪速センサが前輪車輪速センサ３５として使用可能である。前輪車輪速演算部５５は、前輪車輪速センサ３５から出力される電気パルスの単位時間当たりのカウント値に基づいて前輪車輪速Ｖ_fを算出する。前輪車輪速演算部５５は、前輪車輪速Ｖ_fを後輪車速演算部５６に与える。

一方、この例におけるジャイロスコープ３３は、ヨーレート（ヨー角速度）ω_zおよびロールレート（ロール角速度）を検出し、検出した値を姿勢角推定部５９に入力する。姿勢角推定部５９は、ヨーレートω_zおよびロールレートからバンク角（ロール角）φを推定し、ヨーレートω_zおよびバンク角φを後輪車速演算部５６に与える。姿勢角推定部５９は、例えば特許文献３に記載されている構成（カルマンフィルタを含む）を備えている。姿勢角推定部５９は、図５に示されていないセンサから各種の測定値を取得しても良いし、前輪車輪速センサ３５の出力を取得していも良い。

図５に示される例における後輪車速演算部５６は、前もって、数１におけるｆ（φ）の値をテーブル形式または関数式として記憶している。後輪車輪速演算部５６は、姿勢角推定部５９から得たヨーレートω_zおよびバンク角φと、前輪車輪速演算部５５から得た前輪車輪速Ｖ_fに基づいて、後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）を算出する。

後輪スリップ量演算部５８は、後輪車速演算部５６から出力された後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）および後輪車輪速演算部５７から出力された後輪車輪速Ｖ_rを受け取り、後輪のスリップ量またはスリップ率を算出する。具体的には、後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）と後輪車輪速Ｖ_rとの差を算出する。この差は、必要に応じて車速Ｖ（ｒ）および後輪車輪速Ｖ_rのうちの絶対値が大きい方の値で除算される。

こうして得られたスリップ量またはスリップ率は、車両安定制御システム３００に与えられる。車両安定制御システム３００は、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、および、他の任意の公知の姿勢制御システムであり得る。

本実施形態における演算器２００は、公知の汎用デジタル信号処理プロセッサまたは専用の信号処理回路によって実現され得る。演算器２００は、１つの基板または複数の基板に搭載された集積回路装置およびメモリを含み得る。また、演算器２００は、後輪スリップ演算部５８などの他の機能ブロックを実現するコンピュータの一部であってもよい。演算器２００の動作にとって重要なことは、上述した演算を実行するように構成されていることであり、ハードウェアそのものは公知であっても良い。

車速決定システム１００は、図６に示されるようにバンク角取得部４６を含んでいてもよい。この場合、バンク角取得部４６からバンク角φが得られるため、図５に示される姿勢角推定部５９は必須ではない。バンク角取得部４６は、地面との距離を計測する距離計測器の検出値に基づいてバンク角を取得したり、自動二輪車１の前方を撮影するカメラを設けて画像処理によってバンク角を検出する構成を備えていても良い。

演算器２００は、図７に示されるように、後輪車輪速センサ３６から信号を受け取って後輪車輪速Ｖ_rを算出する後輪車輪速演算部５７を含んでいてもよい。この場合、演算器２００は、前輪車輪速センサ３５および後輪車輪速センサ３６の両方からの出力を受け取り、前輪車輪速Ｖ_fおよび後輪車輪速Ｖ_rを含む種々の「車速」を出力することができる。この「車速」は、スリップ率またはスリップ量の計算以外にも、車両の安定制御に利用され得る。

図８（ａ）は、ステアリング操作によって蛇行しながら走行する自動二輪車のバンク角φ、図８（ｂ）は、そのときのヨーレートω_z、図８（ｃ）は、前後輪の車輪速Ｖ_f、Ｖ_r、後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）、図８（ｄ）は、従来技術によって求められたスリップ率λおよび本実施形態によって求められたスリップ率λ’の各々の時間変化を示すグラフである。バンク角φ、ヨーレートω_z、車輪速Ｖ_f、Ｖ_rは、いずれも実測値であり、後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）、スリップ率λ、λ’は、計算値である。図８（ｄ）から明らかなように、本実施形態によって得られたスリップ率λ’は、従来技術によって得られたスリップ率λ（最大２１%）に比べてゼロに近い値（最大約５%）を示している。

図９（ａ）は、ステアリング操作によって一定方向に定常円旋回走行を行う自動二輪車のバンク角φ、図９（ｂ）は、そのときのヨーレートω_z、図９（ｃ）は、前後輪の車輪速Ｖ_f、Ｖ_r、後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）、図９（ｄ）は、従来技術によって求められたスリップ率λおよび本実施形態によって求められたスリップ率λ’の各々の時間変化を示すグラフである。バンク角φ、ヨーレートω_z、車輪速Ｖ_f、Ｖ_rは、いずれも実測値であり、後輪接地点の車速Ｖ（ｒ）、スリップ率λ、λ’は、計算値である。旋回中のバンク角は約２０°、ヨーレートは約６０°／秒であった。図９（ｄ）から明らかなように、本実施形態によって求められたスリップ率λ’は、従来技術によって求められたスリップ率λ（最大約１０%）に比べてゼロに近い値（最大約４%）を示している。

このように、本実施形態における車速決定システムによれば、前輪接地点と後輪接地点との間で車速が一致しない場合でも、前輪の車輪速から後輪接地点における車速を取得できるため、カーブ走行時のスリップ率を得ることができる。

本発明の車速決定システムは、前述したように、スリップ率またはスリップ量を求めること以外にも利用できる。一般の車両安定制御システムにおいても、カーブ走行中における後輪接地点における車速が必要となる場合があるからである。車両が後輪の車輪速センサを備える場合でも、摩擦係数μが小さな悪路では、後輪がホイルスピンしてしまうため、後輪接地点における車速を得ることは難しい。これらの理由により、本発明の車速決定システムは種々の車両安定制御システムにとって有用である。

本実施形態では、「車速」として「後輪接地点における車速」を算出しているが、計算式を補正することにより、「車両の重心における車速」を得ることも可能である。すなわち、本発明の車速決定システムによれば、車両の任意の部位における車速を求めることも可能である。

次に、上記の車速決定システムを備える鞍乗り型車両の実施形態として自動二輪車を説明する。以下の説明で、前後および左右とは自動二輪車の前進する方向を基準としている。

１．自動二輪車の概略構成
図１０は、本実施形態に係る安定制御システムを備えた自動二輪車の概略構成を示す側面図である。自動二輪車１はメインフレーム２を備えている。メインフレーム２の前端上部にはヘッドパイプ３が設けられている。ヘッドパイプ３にはステアリングシャフト４が挿通されている。ステアリングシャフト４の上端部にはハンドル５が連結されている。ハンドル５の右側には、ブレーキレバー（図示省略）が配置されている。

ステアリングシャフト４の下端部には一対の伸縮可能なフロントフォーク７が連結されている。これにより、ハンドル５の回転操作によってフロントフォーク７が揺動する。フロントフォーク７の下端部には前輪８が回転可能に取り付けられている。フロントフォーク７の伸縮によって前輪８の振動が吸収される。フロントフォーク７の下端部には前輪ブレーキ１０が取り付けられ、ブレーキレバーの操作によって前輪８の回転を制動する。前輪８の上部には、前輪カバー１１がフロントフォーク７に固定されている。

メインフレーム２の上部には、燃料タンク１５とシート１６とが前後に並んで保持されている。燃料タンク１５の下方には、エンジン１７と変速機１８とがメインフレーム２に保持されている。また、エンジン１７と変速機１８との間にはクラッチ１３とクラッチ１３を接続または切断するクラッチアクチュエータ１４が配置されている。変速機１８は、エンジン１７で発生した動力を出力するドライブ軸１９を備えている。ドライブ軸１９にはドライブスプロケット２０が連結されている。エンジン１７で発生した動力のドライブ軸１９への出力は、クラッチ１３によって接続または切断されている。

メインフレーム２の下部後側にはスイングアーム２１が揺動可能に支持されている。スイングアーム２１の後端部には、ドリブンスプロケット２２および後輪２３が回転可能に支持されている。後輪２３には、ブレーキペダル（図示省略）によって作動する後輪ブレーキ２６が設けられている。ドライブスプロケット２０とドリブンスプロケット２２との間には、チェーン２４が懸架されている。エンジン１７で発生した動力は、クラッチ１３、変速機１８、ドライブ軸１９、ドライブスプロケット２０、チェーン２４およびドリブンスプロケット２２を介して後輪２３に伝達される。

シート１６の下部には、自動二輪車１の各部の動作を制御するＥＣＵ（ElectronicControlUnit：電子制御ユニット）２５が設けられている。前輪ブレーキ１０および後輪ブレーキ２６へのブレーキ圧はブレーキレバーおよびブレーキペダルの操作に応じてブレーキモジュレータ３８によって制御されている。また、メインフレーム２上に、ジャイロスコープ３３、横加速度センサ３４、車速算出部４５およびバンク角取得部４６が設けられている。

２．安定制御システムの構成
次に図１１を参照しながら鞍乗り型車両の安定制御システムの構成を説明する。図１１は、本実施形態における安定制御システム３１の構成を示す機能ブロック図である。この安定制御システム３１は、縦力制御部３２と、ジャイロスコープ３３と、横加速度センサ３４と、前輪車輪速センサ３５と、後輪車輪速センサ３６と、スロットルセンサ３７と、ブレーキモジュレータ３８と、車速算出部４５と、バンク角取得部４６とを有する。安定制御システム３１の一部の構成がＥＣＵ２５に含まれる構成でもよい。縦力制御部３２は、前輪８または後輪２３の横滑りを検出すると、各車輪の縦力を低減する。詳細については、後述する。

カーブを曲がる際に、ライダーが自動二輪車１のハンドル５を操舵すると、自動二輪車１のヨーレートが変化する。また、ライダーが自動二輪車１の車体をカーブの中心方向に傾けると、自動二輪車１のロールレートおよびバンク角（ロール角）が変化する。本実施形態におけるジャイロスコープ３３は自動二輪車１のヨーおよびロールの２軸方向の角速度を検出する。すなわち、ジャイロスコープ３３は自動二輪車１のヨーレートおよびロールレートを検出する。これら２軸の角速度の検出値は、ジャイロスコープ３３から、車速算出部４５、バンク角取得部４６、および縦力制御部３２に送られる。本実施形態における車速算出部４６は、例えば図７を参照しながら説明した構成の演算器２００から構成されており、前輪接地点おける車速のみならず、後輪接地点における車速をも算出することができる。この実施形態において、後輪接地点における車速の決定は、前輪車輪速、ヨーレート、およびバンク角に基づく前述の演算によって行う。

本実施形態におけるジャイロスコープ３３は本発明におけるヨーレートセンサに相当し、かつ、ロールレートセンサとしても機能する。なお、ジャイロスコープ３３は、ヨーレートおよびロールレートに加えてピッチレートを検出するように構成されていてもよい。

横加速度センサ３４は、自動二輪車１の車体の横方向の加速度を検出する。横加速度の検出値は横加速度センサ３４から縦力制御部３２およびバンク角取得部４６に送られる。前輪車輪速センサ３５は、前輪８の回転速度を検出する。また、後輪車輪速センサ３６は後輪２３の回転速度を検出する。検出された前輪８および後輪２３の回転速度は、車速算出部４５へ出力される。

スロットルセンサ３７は、スロットルの開度を検出する。スロットル開度の検出値が縦力制御部３２へ出力される。ブレーキモジュレータ３８は、前輪ブレーキ１０および後輪ブレーキ２６のブレーキ圧力を検出し、それぞれのブレーキ圧力を調整する。検出された各車輪のブレーキ圧が縦力制御部３２へ出力される。

３．縦力制御部の構成
次に、本実施形態における縦力制御部３２の構成例を説明する。

図１１に示すように、縦力制御部３２の入力には、ジャイロスコープ３３、横加速度センサ３４、スロットルセンサ３７、ブレーキモジュレータ３８、車速算出部４５およびバンク角取得部４６が接続される。縦力制御部３２の出力には、クラッチアクチュエータ１４、ブレーキモジュレータ３８、点火プラグ３９、燃料噴射装置４０およびスロットルアクチュエータ４１が接続される。

縦力制御部３２は、横滑り加速度算出部４７、判別部４９、縦力低減制御部５０、駆動力推定部５１、制動力推定部５２および縦力推定部５３を有する。本実施形態における縦力制御部３２は、各車輪の横滑りをそれぞれ独立して検知し、横滑りが検知されると各車輪に与えられる縦力を低減する制御が行われる。次に横滑りの有無を判別する動作の例を説明する。

３.１ 横滑り判別
各車輪の横滑りを検知するために、この実施形態では、自動二輪車１の車速、バンク角、横方向加速度およびヨーレートに基づいて横滑り加速度を取得する。車速算出部４５は、前輪車輪速センサ３５、ジャイロスコープ３３、およびバンク角取得部４６の出力に基づく前述した演算により、自動二輪車１の車速（前輪接地点における車速および後輪接地点における車速）を取得することができる。車速算出部４５で得られた車速は、横滑り加速度算出部４７へ出力される。なお、本実施形態におけるバンク角取得部４６は、「車速」を用いてバンク角の推定を行うが、この「車速」は、後輪接地点における車速である必要はなく、前輪接地点における車速で良い。後輪接地点の車速と前輪接地点の車速との間には、前述したよう、ヨーレートおよびバンク角に応じた差異が発生する。その差異を無視しても、バンク角の推定誤差は十分に小さくできる。

本実施形態におけるバンク角取得部４６には、ジャイロスコープ３３から自動二輪車１のロールレートが入力されるとともに、横加速度センサ３４から自動二輪車１の横加速度も入力される。バンク角取得部４６は、これら入力値および「車速」に基づいて自動二輪車１のバンク角を決定する。バンク角は種々の方法によって取得可能である。例えば、特許文献３に記載されている方法により、バンク角（ロール角）を推定してもよい。

なお、バンク角の推定精度を高めるため、バンク角の最初の推定値を用いて後輪接地点における車速を演算し、その演算によって得られた車速(後輪接地点における車速)を用いてバンク角の再推定を行ってもよい。これらの推定を繰り返すことにより、推定精度を高めることも可能である。

図１２および図１３を参照しながら、本実施形態におけるバンク角を取得する方法の一例を説明する。

図１２は自動二輪車１の重心２９に発生する加速度を概略的に示した図である。図１３は自動二輪車１に発生する角速度を概略的に示した図であり、便宜的に車体固定軸（Ｚ軸）が重心２９を通る形で示す。このバンク角の検出方法は、リーンウィズの状態で、車体のピッチングおよびタイヤの厚みを無視して速度Ｖで旋回中である理想状態での検出方法である。なお、リーンウィズの状態とは、車体固定軸（Ｚ軸）とライダーの上半身とが一直線上にある状態のことである。

図１２からわかるように、旋回中におけるバンク角φと、車速Ｖとオイラーのヨー角Ψの時間微分と重力加速度ｇとの関係は以下の式によって表わされる。（ｄΨ／ｄｔ）はヨー角の時間微分であるヨーレート（ヨー角速度）である。
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ・（ｄΨ／ｄｔ）／ｇ） …（１）

図１３からわかるように、旋回中におけるバンク角φと、車体に固定されたヨーレートセンサ出力値であるω_zと、オイラーのヨー角Ψの時間微分との関係は以下の式によって表される。また、図１３において、ω_zは車体に固定された上下方向の軸（車体固定軸であるＺ軸）周りに発生する角速度で矢印の長さはその大きさを表す。（ｄΨ／ｄｔ）は鉛直方向軸周りに発生する角速度である。
φ＝ａｒｃｃｏｓ（ω_z／（ｄΨ／ｄｔ）） …（２）

（１）式および（２）式から、下式の関係式が導出される。
φ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｖ・ω_z／ｇ） …（３）

横滑り加速度算出部４７は、車速Ｖ、バンク角φ、ヨーレートおよび横加速度を基に各車輪に発生する横滑り加速度を算出する。横滑り加速度はたとえば下式によって算出される。なお、ｄｆｙ／ｄｔは前輪８に発生する横滑り加速度を示し、ｄｒｙ／ｄｔは後輪２３に発生する横滑り加速度を示し、Ａｙは横加速度センサ３４の検出値を示す。また、Ｉｆは横加速度センサ３４の取付位置と前輪８の中心との水平距離であり、Ｉｒは横加速度センサ３４の取付位置と後輪２３の中心との水平距離である（図１０参照）。
ｄｆｙ／ｄｔ＝−Ｖ・ω_z・ｓｅｃφ−ｇ・ｔａｎφ＋Ａｙ・ｓｅｃφ
＋Ｉｆ・ｄω_z／ｄｔ・ｓｅｃφ …（４）
ｄｒｙ／ｄｔ＝−Ｖ・ω_z・ｓｅｃφ−ｇ・ｔａｎφ＋Ａｙ・ｓｅｃφ
−Ｉｒ・ｄω_z／ｄｔ・ｓｅｃφ …（５）

なお、ロールレートも検出して横滑り加速度を算出する場合、たとえば下式によって算出される。ｗｒはロールレートの検出値を示す。
ｄｆｙ／ｄｔ＝−Ｖ・ω_z・ｓｅｃφ−ｇ・ｔａｎφ＋Ａｙ・ｓｅｃφ
＋Ｉｆ・ｄω_z／ｄｔ・ｓｅｃφ＋Ｉｆ・ｗｒ・ω_z・ｔａｎφ・ｓｅｃφ …（６）
ｄｒｙ／ｄｔ＝−Ｖ・ω_z・ｓｅｃφ−ｇ・ｔａｎφ＋Ａｙ・ｓｅｃφ
−Ｉｒ・ｄω_z／ｄｔ・ｓｅｃφ−Ｉｒ・ｗｒ・ω_z・ｔａｎφ・ｓｅｃφ …（７）

検出された前輪８および後輪２３のそれぞれの横滑り加速度は判別部４９へ出力される。

判別部４９は、入力された横滑り加速度が予め定められた閾値Ｇ₁を超えるか否かを比較する。図１４（ａ）に図示されているように、横滑り加速度の値が閾値Ｇ₁以上であれば、該当する車輪に横滑りが発生していると判別して、図１４（ｂ）に図示されているように該当する車輪に負荷されている縦力を低減させる縦力低減制御信号を縦力低減制御部５０へ出力する。なお、閾値Ｇ₁は、前輪８と後輪２３とでは異なる値に設定してもよい。なお、横滑り加速度の符号は左右方向を示しており、符号がマイナスの場合、閾値−Ｇ₁を超えるか否かを比較する。すなわち、横滑り加速度の絶対値と閾値Ｇ₁とを比較することで縦力の低減の判別を実施する。

３.２ 縦力推定
駆動力推定部５１は、スロットルセンサ３７の検出値に基づいて、駆動輪に発生している駆動力を推定する。本実施形態では駆動輪は後輪２３であるので、前輪８には駆動力が発生していない。駆動力推定部５１が推定した後輪２３の駆動力は縦力推定部５３へ出力される。

制動力推定部５２は、ブレーキモジュレータ３８が検出するブレーキ圧に基づいて、各車輪に発生している制動力を推定する。推定された各車輪の制動力は、縦力推定部５３へ出力される。

縦力推定部５３は、入力される駆動力および制動力を基に各車輪の縦力を算出する。算出された各車輪に発生する縦力は、縦力低減制御部５０に出力される。

３.３ 縦力低減
縦力低減制御部５０は、判別部４９から入力される判別信号に基づいて、縦力推定部５３から入力される各車輪に作用する縦力を低減する制御を実施する。駆動力が制動力よりも大きい場合、駆動力を低減するか、制動力を増加させる制御をする。また、制動力が駆動力よりも大きい場合、制動力を低減するか、駆動力を増加させる制御を実施する。

たとえば、図１５（ａ）に示すように合力が摩擦円の外側に伸び、自動二輪車１に横滑りが発生している場合、制動力を低減することにより駆動力と制動力との力の和である縦力を低減する。これにより、コーナリングフォース（横力）と縦力との合力が摩擦円内に収まるので、横滑りを停止することができる。さらに、図１５（ｂ）に示すように、駆動力および制動力のそれぞれの大きさが互いに等しくなるように制御を実施すると、縦力がゼロになるので、摩擦円の範囲を横力に割り当てることができる。こうして、コーナリングフォースの許容値を最大にすることができる。

縦力を低減するのに駆動力を低減する場合、縦力低減制御部５０は、点火プラグ３９に点火頻度の低減等の点火カットの制御を実施するか、点火時期を遅らせる制御を実施する。これ以外にも、燃料噴射装置４０への燃料の噴射量の低減またはカットすることで駆動力を低減することができる。また、クラッチアクチュエータ１４へ、クラッチ１３を切る制御を実施することで駆動力を低減することもできる。縦力を低減するのに駆動力を増加する場合、縦力低減制御部５０は、燃料噴射装置４０へ燃料の噴射量を増量する制御を実施することで駆動力を増加することができる。また、電子スロットルを備える場合、スロットルを開く制御をすることで駆動力を増加することができる。

縦力を低減するのに制動力を増減する場合、ブレーキモジュレータ３８にブレーキ圧を増減する制御を実施する。また、スロットルを閉じることで、エンジンブレーキを発生させて制動力を増やすこともできる。エンジンブレーキが発生している場合は、逆に、スロットルを開くことでエンジンブレーキを低減させて制動力を減らすこともできる。駆動力および制動力を増減する量は、縦力推定部５３から入力される縦力の大きさに応じて制御する。このように、各車輪に横滑りが発生した場合、各車輪において独立に横滑りを検出し、各車輪独立して駆動力と制動力との縦力を低減して、横方向のグリップ力の許容量を最大にすることができるので、カーブ走行中においても自動二輪車１の姿勢を制御することができる。

４．縦力低減制御動作
次に、図１６を参照して縦力制御部３２の制御動作の例を説明する。図１６は、縦力制御動作の一例を示すフローチャートである。

自動二輪車１がカーブにさしかかると、ライダーは自動二輪車１の車体をバンクさせながらカーブを走行する。前輪車輪速センサ３５および後輪車輪速センサ３６は、常時、前輪８および後輪２３の車輪速を検出し、バンク角取得に必要な車速として、前輪の車輪速を取得する（ステップＳ０１）。本実施形態におけるバンク角取得部４６は、上記の車輪速に加えて、ジャイロスコープ３３から入力されるヨーレート、および、横加速度センサ３４から入力される横加速度に基づいて、自動二輪車１のバンク角を算出する（ステップＳ０２）。

次に、こうして算出されたバンク角とジャイロスコープ３３から入力されたヨーレートとに基づいて、前輪接地点における車速（前輪車輪速）から後輪接地点における車速を取得する（ステップＳ０１）。こうして、前後輪の車速が得られると、前後輪接地点に対する重心の位置が明らかであるため、重心における車速を算出することもできる。新しい車速の値を用いて、バンク角の値を算出し直してもよい。必要に応じて、これらのステップＳ０１、Ｓ０２を繰り返すことにより、車速およびバンク角の推定精度を高めることができる。

次に、車速、バンク角、ヨーレートおよび横加速度に基づいて、横滑り加速度算出部４７で各車輪に発生する横滑り加速度を算出する（ステップＳ０３）。算出された横滑り加速度は、予め定められた閾値Ｇ₁と比較して横滑りの発生の判別を行う（ステップＳ０４）。横滑り加速度の絶対値が閾値Ｇ₁以上である場合、該当する車輪に横滑りが「有る」と判別する。横滑り加速度の絶対値が閾値Ｇ₁未満である場合、該当する車輪に横滑り無しと判別し、再度、自動二輪車１の各状態量の検出をする。なお、横滑りの有無を判定するための閾値は、図１４に示す例に限定されない。

また、ステップＳ０１〜Ｓ０４と並行して、各車輪に発生する駆動力を推定することにより、駆動力を取得する（ステップＳ０５）。駆動力の推定はたとえばスロットルセンサ３７によるスロットル開度に応じて駆動力推定部５１によって実施される。また、ステップＳ０１〜Ｓ０５と並行して、各車輪に発生する制動力を推定することで制動力を取得する（ステップＳ０６）。制動力の推定はたとえばブレーキモジュレータ３８の検出する各車輪のブレーキ圧に応じて制動力推定部５２によって実施される。

推定された駆動力および制動力を基に、縦力推定部５３によって各車輪に発生する駆動力および制動力の縦力を推定する（ステップＳ０７）。駆動力および制動力は互いに向きが逆方向であるので、駆動力から制動力を減算することで縦力を推定することができる。これにより、縦力を取得することができる。

横滑り判別にて、横滑り有りと判別された場合、横滑りが有ると判別された車輪に発生している縦力を縦力推定部５３から入力して、縦力の大きさに対応して縦力を低減させる（ステップＳ０８）。縦力の低減は、駆動力と制動力とが釣り合うように制御するので、駆動力と制動力との大小関係に応じて、駆動力の増減または制動力の増減を実施する。駆動力を増やす一例として、燃料噴射装置４０から射出される燃料を増加させることが挙げられる。駆動力を低減する一例として、燃料装置４０から射出される燃料を減少させたり、点火プラグ３９の点火を中止または点火時期を遅らせたり、クラッチアクチュエータ１４の接続を切ることでエンジントルクの後輪２３への伝達を遮断することが挙げられる。また、制動力の増減の一例として、ブレーキモジュレータ３８によるブレーキ圧の増減が挙げられる。

このように本発明の実施形態によれば、自動二輪車１において、カーブを回るときでも前輪接地点だけではなく後輪接地点でも車速を取得できる。そのため、縦力制御部３２が各車輪に発生する駆動力および制動力の縦力をそれぞれ独立に制御することが可能になり、カーブ走行時おいて姿勢を制御することが可能になる。

本実施形態では、カーブ走行中に、横方向加速度、ヨーレート、走行速度、バンク角およびロールレートを基に各車輪に発生する横滑り加速度を算出するとき、バンク角を考慮した横滑り加速度が取得できるため、横滑り加速度を推定精度が高くなる。

本実施形態における自動二輪車１では、各車輪の進行方向に平行に発生する駆動力と制動力とが釣り合うように制御されるので、駆動力および制動力との合力が低減し、車輪のグリップ力の許容量の全てをコーナリングフォースに割り当てることができるので、カーブ走行時における自動二輪車１の姿勢を保つことができる。

自動二輪車１の横加速度は、横加速度センサ３４ではなくＧＰＳを用いて検出してもよい。また、エンジンを動力源とする代わりに、電気モータを動力源としてもよい。この場合、駆動力および制動力の増減は、モータトルクの増減によっても制御することができる。

本発明による鞍乗り型車両は、自動二輪車に限定されず、バンクして走行可能な車両であればよい。バンク角取得部は、車速、ヨーレートおよび横加速度の検出値に加えて、ロールレートの検出値を用いて演算を行ってもよい。自動二輪車が無段階変速機（ＣＶＴ；ContinuouslyＶariableTransmission）を備える場合は、変速比を変えることでトルクを増減して縦力を低減してもよい。

本発明の車速決定システムは、前輪および後輪を有する鞍乗り型車両に広く適用され得る。この車速決定システムは、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）およびアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）に代表される自動二輪車の姿勢制御技術に広く使用され得る。

１ … 自動二輪車
１４ … クラッチアクチュエータ
３２ … 縦力制御部
３３ … ジャイロスコープ
３４ … 横加速度センサ
３５ … 前輪車輪速センサ
３６ … 後輪車輪速センサ
３９ … 点火プラグ
４０ … 燃料噴射装置
４５ … 車速算出部
４６ … バンク角取得部
４７ … 横滑り加速度算出部
４９ … 判別部
５０ … 縦力低減制御部
５１ … 駆動力推定部
５２ … 制動力推定部
５５ … 前輪車輪速演算部
５７ … 後輪車輪速演算部
５９ … 姿勢角推定部
１００ … 車速決定システム
２００ … 演算器
３００ … 車両安定制御システム

Claims (15)

1. 前輪および後輪を有する車両の車速決定システムであって、
   前記前輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
   前記前輪の走行軌跡と前記後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差、および前記前輪の車輪速に基づいて、後輪接地点における車速を決定する演算器と、
   を備えた車速決定システム。
2. 前記演算器は、前記車両のヨーレートに基づいて、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差を決定する、請求項１に記載の車速決定システム。
3. 前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサを備える、請求項２に記載の車速決定システム。
4. 前記車両のバンク角を取得するバンク角取得部を備え、
   前記演算器は、前記ヨーレートおよびバンク角に基づいて、前輪の車輪速から後輪接地点における車速を決定する、請求項２または３に記載の車速決定システム。
5. 前記演算器は、ヨーレートが実質的にゼロのとき、前輪の車輪速を後輪接地点における車速とする、請求項２から４のいずれかに記載の車速決定システム。
6. 後輪接地点における車速をＶ（ｒ）、前輪の車輪速をＶ_f、車両のバンク角をφ、車両のヨーレートをω_z、バンク角φの予め設定された関数をｆ（φ）とするとき、
   前記演算器は、下記の数１に基づいて、
   

   

   後輪接地点における車速Ｖ（ｒ）を算出する、請求項５に記載の車速決定システム。
7. 前輪および後輪を有する車両の安定制御システムであって、
   前記前輪の車輪速を検出する第１車輪速センサと、
   前記後輪の車輪速を検出する第２車輪速センサと、
   前記前輪の走行軌跡と前記後輪の走行軌跡との差異に起因して前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差、および前記前輪の車輪速に基づいて、前記前輪接地点および後輪接地点における車速を決定する演算器と、
   前記前輪接地点および後輪接地点における車速に基づいて、前記前輪または前記後輪に作用する前後方向の力の和である縦力の絶対値を調整する縦力制御部と、
   を備えた安定制御システム。
8. 前記演算器は、前記車両のヨーレートに基づいて、前輪接地点と後輪接地点との間で発生する車速の差を決定する、請求項７に記載の安定制御システム。
9. 前記車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサを備える、請求項７に記載の安定制御システム。
10. 前記車両のバンク角を取得するバンク角取得部を備え、
    前記演算器は、前記前輪および後輪の車輪速ならびに前記車両のヨーレートおよびバンク角に基づいて、前記後輪のスリップの程度を規定する数値を決定する、請求項８または９に記載の安定制御システム。
11. 前記車両に作用する左右方向の加速度である横加速度を取得する横加速度取得部を備え、
    前記縦力制御部は、前記横加速度と前記バンク角に基づいて、前記前輪または前記後輪に作用する縦力の絶対値を低減する、請求項１０に記載の安定制御システム。
12. 前記縦力制御部は、前記横加速度と前記バンク角に基づいて前記前輪および前記後輪の横滑り加速度を取得し、前記横滑り加速度の大きさに応じて前記前輪または前記後輪に作用する縦力の絶対値を低減する、請求項１１に記載の安定制御システム。
13. 前記横加速度取得部は横加速度センサの検出値を基に前記横加速度を取得し、
    前記縦力制御部は、前記ヨーレート、前記後輪接地点における車速、前記横加速度、および前記バンク角に基づいて、前記前輪または後輪に作用する縦力の絶対値を低減する、請求項１２に記載の安定制御システム。
14. 前記縦力制御部は、前記車両のロールレートを取得し、前記ロールレートに基づいて、前記前輪または前記後輪に作用する縦力の絶対値を低減する、請求項１３に記載の安定制御システム。
15. 請求項７から１４のいずれかに記載の安定制御システムを備えた鞍乗り型車両。

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