JP2017030722A - 車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＢＳ制御やＴＣＳ制御などの車両の走行状態の制御を効果的に行う方法を提供する。【解決手段】加速度検出手段により検出した車両の加速度と車輪速検出手段で検出した車輪速度とを用いて車輪のブレーキ圧を制御する際に、前記車輪にブレーキ圧が作用していない状態で、当該車両の走行する路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数μを推定し、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いて、タイヤの目標スリップ率もしくは路面摩擦係数の最大値を設定し、前記車両の加速度と、前記車輪速度と、前記タイヤの目標スリップ率もしくは路面摩擦係数の最大値に応じて、前記車輪に作用するブレーキ圧を算出するようにした。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、ＡＢＳ制御やＴＣＳ制御などの車両の走行状態を制御する方法に関するものである。

従来、ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御においては、車両の減速度と車輪速度から算出した目標車輪速度に基づいて、スリップ率が予め設定された目標スリップ率になるように、ブレーキ圧を制御する方法が行われている。
ところで、図４（ｂ）のタイヤ特性図に示すように、タイヤと路面との間の摩擦係数（路面摩擦係数μ）は、路面状態とスリップ率ｓとに依存する。
従来は、車体減速度と車輪速度とから車体速度を推定し、この推定車体速度と車輪速度とを用いて推定路面摩擦係数μを推定し、この推定された路面摩擦係数μを用いて、目標スリップ率ｓ_targetを補正するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０６５１６号公報

しかしながら、従来のＡＢＳ制御では、制動開始からの車体減速度、もしくは、車輪加速度を用いて路面摩擦係数μを推定しているため、推定している間は、有効な制動力を発揮できず、その結果、制動距離が長くなってしまうといった問題点があった。
また、ＴＣＳ（Traction Control System）制御や自動操舵制御などにおいても、路面摩擦状態に応じた適切な車両制御が望まれている。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、例えば、ＡＢＳ制御やＴＣＳ制御などの車両の走行状態の制御を効果的に行う方法を提供することを目的とする。

本発明は、加速度検出手段により検出した車両の加速度と車輪速検出手段で検出した車輪速度とを用いて車輪のブレーキ圧を制御する車両制御方法であって、前記車輪にブレーキ圧が作用していない状態で、当該車両の走行する路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を推定する第１のステップと、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いて、タイヤの目標スリップ率もしくは路面摩擦係数の最大値を設定する第２のステップと、前記車両の加速度と、前記車輪速度と、前記タイヤの目標スリップ率もしくは路面摩擦係数の最大値に応じて、前記車輪に作用するブレーキ圧を算出する第３のステップとを備えることを特徴とする。
このように、車輪に作用するブレーキ圧を、ブレーキ圧が作用する前に推定した路面摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数に応じて算出したブレーキ圧とすれば、車両制御を迅速にかつ適正に行うことができる。

また、前記第２のステップでは、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いてタイヤの目標スリップ率を設定し、前記第３のステップでは、前記車輪速度を時間微分して車輪加速度を算出するとともに、前記算出された車輪加速度と予め設定された閾値とを比較し、前記算出された車輪加速度が予め設定された閾値よりも小さい場合に、前記タイヤのスリップ率が前記目標スリップ率になるように、各車輪のブレーキ圧を制御したので、制動力を有効に発揮することができ、短い制動距離を実現できる。

また、前記第２のステップでは、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いてタイヤの目標スリップ率を設定し、前記第３のステップでは、前記車輪速度を時間微分して車輪加速度を算出して、前記算出された車輪加速度と予め設定された閾値とを比較し、前記算出された車輪加速度が予め設定された閾値よりも大きい場合には、各車輪に作用する駆動トルクが、予め設定された駆動トルクになるように、各車輪のブレーキ圧と駆動力のいずれか一方または両方を制御したので、迅速かつ適正な加減速を行うことができる。

また、前記第２のステップでは、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いて路面摩擦係数の最大値を設定し、前記第３のステップが、前記車両の前方に障害物があるか否かを判定するステップと、緊急制動するか否かを判定するステップと、緊急制動する場合に、当該車両の進行方向と、前記車両加速度と、前記車輪速度と、前記設定された路面摩擦係数の最大値と、前記障害物までの距離とに基づいて、前記車輪に作用するブレーキ圧を算出するステップとを備えたので、車両を障害物の手前で確実に停止させることができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

ＡＢＳ制御システムの機能ブロック図である。 路面状態推定装置の構成を示す図である。 ＡＢＳ制御システムの概略構成図である。 スリップ率ｓと摩擦係数μとの関係を示す図である。 ＡＢＳ制御方法のフローチャートである。 ＡＢＳ制御時の車体速度と車輪速の時間変化を示す図である。 ＴＣＳ制御システムの機能ブロック図である。 ＴＣＳ制御方法のフローチャートである。 本発明によるＴＣＳ制御の実施例を示す図である。 ＴＣＳ制御方法の他の例を示すフローチャートである。 自動運転操舵システムの機能ブロック図である。 自動運転操舵方法のフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係るＡＢＳ制御システム１００の機能ブロック図で、ＡＢＳ制御システム１００は、路面状態推定装置１０と、車体加速度検出手段２１と、車輪速センサ２２と、車体速度推定手段２３と、ＡＢＳ制御部３０と、ブレーキ装置４０と、ブレーキ圧検出手段４５とを備え、スリップ率が目標スリップ率になるようにブレーキ油圧を制御して、制動時の車輪のロックを防止する。

路面状態推定装置１０は、図２に示すように、タイヤに入力する振動を検出する振動検出手段１１と、検出されたタイヤ振動を時系列に配列した振動波形を検出する振動波形検出手段１２と、振動波形のデータを、踏み込み領域と蹴り出し領域との２つの領域のデータに分割し、各領域における振動レベルのの時系列波形ををそれぞれ抽出する信号抽出手段１３と、各時系列波形を周波数分析するＦＦＴアナライザーなどの周波数分析手段１４と、各領域の周波数スペクトルの所定周波数帯域における振動レベルを算出する振動レベル算出手段１５と、算出された蹴り出し振動レベルに対する踏み込み振動レベルの比Ｒを算出する振動レベル比算出手段１６と、予め求めておいた路面摩擦係数μと振動レベル比Ｒとの関係を示すμ−Ｒマップ１７Ｍを記憶する記憶手段１７と、算出された振動レベル比Ｒとμ−Ｒマップ１７Ｍとから車両１の走行している路面の路面摩擦係数μを推定する路面状態推定手段１８とを備える。
振動波形検出手段１２〜振動レベル比算出手段１６、及び、路面状態推定手段１８の各手段は、演算プログラムであって、コンピュータのソフトウェアにより構成され、記憶手段１７は、ＲＡＭなどの記憶装置から構成される。
本例では、振動検出手段１１を加速度センサとするとともに、この加速センサを、タイヤトレッドのインナーライナー部のタイヤ気室側のほぼ中央部に配置して、当該タイヤに入力するタイヤ周方向振動を検出するようにしている。

車体加速度検出手段２１は、図３に示すように、車両１の車体２側に配置されて、車両前後方向の加速度Ｇ_xを検出する。ＡＢＳ制御時には、車両１は減速されるので、加速度Ｇ_xは（−）、すなわち、減速度となる。車体加速度検出手段２１としては、加速度センサが好適に用いられる。
車輪速センサ２２は、車輪３の回転速度（以下、車輪速Ｖ_wheelという）を検出するもので、例えば、外周部に歯車が形成され車輪とともに回転するローターと、このローターと磁気回路を構成するヨークと、磁気回路の磁束変化を検出するコイルとを備え、車輪の回転角度を検出する周知の電磁誘導型の車輪速センサなどを用いることができる。車輪速センサ２２は、各車輪３（３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ）にそれぞれ設けられる。
車体速度推定手段２３は、車体加速度検出手段２１で検出した減速度Ｇ_BRKと、４輪の車輪速のうちの最も大きい車輪速Ｖ_wheelとから、車両１の走行速度（車体速度Ｖ_est）を推定する。

ＡＢＳ制御部３０は、目標スリップ率算出手段３１と、スリップ率算出手段３２と、最大スリップ率取得手段３３と、目標油圧補正手段３４と、ブレーキ圧制御手段３５とを備える。
目標スリップ率算出手段３１は、推定された路面摩擦係数μ_estを用いて、ＡＢＳの目標油圧Ｐ_targetと目標スリップ率ｓ_targetとを設定する。
具体的には、図４（ａ）に示すような、目標油圧Ｐ_targetと路面摩擦係数μとの関係を示すμ−Ｐマップから、路面摩擦係数μ_estに対応する油圧Ｐを求め、これをＡＢＳ制御の目標油圧Ｐ_targetとするともに、図４（ｂ）に示すようなタイヤ特性図から、ピーク値がμ_estに最も近いμ−ｓ特性曲線上におけるピークμに対応するスリップ率ｓを求め、これを目標スリップ率ｓ_targetとする。
スリップ率算出手段３２は、車体速度推定手段２３で推定した車体速度（推定車体速度Ｖ_est）と車輪速センサ２２で検出した車輪速度Ｖ_wheelとから、以下の式［数１］を用いてスリップ率ｓを算出する。

式（１）が制動時のスリップ率で、式（２）が駆動時のスリップ率である。
ＡＢＳ制御では、上記式（１）を用いてスリップ率ｓを算出する。
最大スリップ率取得手段３３は、ブレーキ減圧後に得られるスリップ率ｓのうち、値が最も大きいスリップ率を最大スリップ率ｓ_maxとして取得する。
目標油圧補正手段３４は、最大スリップ率取得手段３３で取得された最大スリップ率ｓ_maxに応じて、目標スリップ率算出手段３１で設定した目標油圧Ｐ_targetの値を補正する。
ブレーキ圧制御手段３５は、ブレーキ圧の保持、減圧、増圧を指示する制御信号（油圧制御信号ＡＢＳ_mode）をブレーキ装置４０に送ることで、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲに作用するブレーキ圧を制御する。
目標スリップ率算出手段３１〜ブレーキ圧制御手段３５の各手段は、制御及び演算プログラムであって、コンピュータのソフトウェアにより構成される。本例では、図３に示すように、ＡＢＳ制御部３０のＣＰＵ３０ａが、ＲＯＭ３０ｂに記憶されている制御及び演算プログラムをＲＡＭ３０ｃに展開し、ブレーキ装置４０に油圧制御信号を送ってブレーキ圧を制御する。

ブレーキ装置４０は、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲのそれぞれに設けられたブレーキ４１と油圧制御弁４２とを備え、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲに作用するブレーキ圧を制御する。
本例では、ブレーキ４１として、ディスクブレーキを用いた。
ディスクブレーキは、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲにそれぞれ設けられた油圧制御弁４２によりブレーキ油圧を制御して、ブレーキキャリパー４１ａに設けられたブレーキパット４１ｂを図示しないホイールに取付られたブレーキディスク４１ｃに押し付けることで、車輪３の回転速度を減速させる。
ブレーキ圧検出手段４５は、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲのブレーキラインに取付けられてブレーキキャリパーのシリンダ圧Ｐを計測する。
なお、マスタシリンダ圧からモデル化した油圧システムを計算することでブレーキ圧Ｐを取得してもよい。

次に、本実施の形態１に係るＡＢＳ制御方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、路面状態推定装置１０にて路面摩擦係数の推定値（以下、路面摩擦係数μ_estという）取得（ステップＳ１０１）した後、路面摩擦係数μ_estを用いて、ＡＢＳの目標油圧Ｐ_targetと目標スリップ率ｓ_targetとを設定する（ステップＳ１０２）。
次に、目標油圧Ｐ_targetと各車輪３のブレーキキャリパーのシリンダ圧Ｐとを比較し（ステップＳ１０３）、シリンダ圧Ｐが目標油圧Ｐ_targetを超えた場合には、車輪３がロック状態に移行する（制動動作が、通常の制動からＡＢＳ制御に移行する）可能性があるので、目標油圧Ｐ_targetを維持する（油圧制御ポートを保持モードに設定する）。
一方、制動が開始されていない状態、もしくは、制動が開始されてもシリンダ圧Ｐが目標油圧Ｐ_target以下である場合には、目標油圧Ｐ_targetとシリンダ圧Ｐとの比較を継続する。すなわち、シリンダ圧Ｐが目標油圧Ｐ_target以下である場合には、ブレーキ圧が小さいため、車輪３がロック状態に移行することがないので、ステップＳ１０３の動作を継続する。
次に、車輪速センサ２２で検出された車輪速度Ｖ_wheelを時間微分して車輪加速度ｄＶ_wheelを取得し、この車輪加速度ｄＶ_wheel（＜０）と予め設定された閾値Ｔ_Bwheel（＜０）とを比較する（ステップＳ１０５）。車輪加速度ｄＶ_wheelが閾値Ｔ_Bwheelよりも小さい場合には、車輪に作用するブレーキ圧が大きく車輪がスリップする可能性があると判定して、ＡＢＳ制御動作を開始する（ステップＳ１０６）。
一方、車輪加速度ｄＶ_wheelが閾値Ｔ_Bwheel以上である場合には、ブレーキ圧が適正に作用しており、ＡＢＳを作動させる必要がないと判定し、ステップＳ１０３の動作である目標油圧Ｐ_targetとシリンダ圧Ｐとの比較を継続する。

ＡＢＳ制御では、まず、推定された車体速度Ｖ_estと検出された車輪速度Ｖ_wheelからスリップ率ｓを算出するとともに、このスリップ率ｓとステップＳ１０２で設定した目標スリップ率ｓ_targetとを比較する（ステップＳ１０７）。算出されたスリップ率ｓが目標スリップ率ｓ_targetを超えた場合には、ステップＳ１０８に進んで、車輪３のブレーキ圧を減圧する。具体的には、油圧制御ポートを減圧モードに設定するとともに、減圧を指示する油圧制御信号ＡＢＳ_modeをブレーキ装置４０に送って、車輪３のブレーキ圧を減圧する。算出されたスリップ率ｓが目標スリップ率ｓ_target以下である場合には、スリップ率ｓが目標スリップ率ｓ_targetを超えるまで、スリップ率ｓと目標スリップ率ｓ_targetとの比較動作を継続する。
次に、スリップ率ｓが減少したか否かを判定し（ステップＳ１０９）、スリップ率ｓが減少した場合には、ステップＳ１１０に進んで、最大スリップ率ｓ_maxを取得する。具体的には、ブレーキ減圧前のスリップ率をｓ_n-1とし、ブレーキ減圧後のスリップ率をｓ_nとしたとき、ｓ_n−ｓ_n-1＞０ならステップＳ１１０に進み、ブレーキ減圧後に得られるスリップ率ｓ_k（ｋ＝１〜ｎ）のうち、値が最も大きいスリップ率を最大スリップ率ｓ_maxとして取得する。一方、ｓ_n−ｓ_n-1≦０なら、ステップＳ１０８に戻って、車輪３のブレーキ圧を減圧する。

次に、取得された最大スリップ率ｓ_maxを用いてステップＳ１０２で設定したＡＢＳの目標油圧Ｐ_targetを再設定する（ステップＳ１１１）。再設定された目標油圧をＰ１_targetとすると、Ｐ１_targetは、以下の式［数２］で表わせる。

ここで、Ｐ１_gainは予め設定された第１の目標油圧調整用ゲイン、ｓ_targetは目標スリップ率である。ｓ_target＜ｓ_max、Ｐ１_gain＜１なので、Ｐ１_target＜Ｐ_targetである。すなわち、ステップＳ１０９において、スリップ率ｓが減少したと判定された場合には、目標油圧Ｐ_targetを低めに再設定する。
目標油圧Ｐ_targetをＰ１_targetに再設定した後には、ステップＳ１１２に進んで、油圧制御ポートを増圧モードに設定するとともに、増圧を指示する油圧制御信号ＡＢＳ_modeをブレーキ装置４０に送って、車輪３のブレーキ圧を増圧する。
次に、推定された車体速度Ｖ_estと予め設定された閾値Ｔ_vとを比較し（ステップＳ１１３）、車体速度Ｖ_estが閾値Ｔ_v未満である場合には、ステップＳ１１４に進んで、車両１が停止しているか否かを判定する。車両１が停止しているか否かの判定は、推定された車体速度Ｖ_estを用いて行う。
ステップＳ１１４において、車両１が停止していると判定された場合には、本処理を終了する。また、車両１が停止していないと判定された場合には、車両１が停止するまで車両停止の判定動作を継続する。

一方、ステップＳ１１３において、推定された車体速度Ｖ_estが閾値Ｔ_v以上である場合には、ステップＳ１１５に進んで、制動力が不足しているか否かを判定する。具体的には、スリップ率ｓが、目標スリップ率ｓ_targetと不感帯Ｔ_sとの差（ｓ_target−Ｔ_s）を下回っている場合には制動力が不足していると判定し、スリップ率ｓがｓ_target−Ｔ_s以上の場合には制動力が不足していないと判定する。
制動力が不足していると判定された場合には、ステップＳ１１６に進んで、目標油圧Ｐ１_targetを更に高く設定した後、ステップＳ１１２に戻る。再設定された目標油圧をＰ２_targetとすると、Ｐ２_targetは、下の式で表せる。
Ｐ２_target＝Ｐ１_target×Ｐ２_gain
なお、ステップＳ１１２に戻る際には、目標油圧Ｐ１_targetの値を、新たな目標油圧Ｐ２_targetの値に置き換える。
制動力が不足していないと判定された場合には、スリップ率ｓが、目標スリップ率ｓ_targetと不感帯Ｔ_sとの和（ｓ_target＋Ｔ_s）を上回っているか否かを判定することで、制動力が過剰であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。
制動力が過剰であると判定された場合には、ステップＳ１０８に戻って、車輪３のブレーキ圧を減圧する。
一方、制動力が過剰でないと判定された場合には、ステップＳ１１３に戻って、推定された車体速度Ｖ_estと予め設定された閾値Ｔ_vとを比較する。
そして、このような操作を車両１が停止するまで行うことで、ＡＢＳ制御を効果的に行うことができる。
なお、ＡＢＳ制御中に、車両１が路面摩擦状態の異なる路面に進入した場合には、ステップＳ１０２に戻って、新たに取得した路面摩擦係数μ_estを用いて、ＡＢＳの目標油圧Ｐ_targetと目標スリップ率ｓ_targetとを再設定すればよい。
なお、車両１が路面摩擦状態の異なる路面に進入したか否かの判定ステップは、ステップＳ１１１のＡＢＳの目標油圧Ｐ_targetの再設定操作の後段に設ければよい。

このように、本実施の形態１では、車輪３に制動力が作用していない状態で路面摩擦係数μを推定することのできる路面状態推定装置１０で推定した路面摩擦係数μ_estを用いて、目標油圧Ｐ_targetと目標スリップ率ｓ_targetとを設定するとともに、車輪速Ｖ_wheelを時間微分して得られた車輪加速度ｄＶ_wheelの大きさが予め設定した閾値Ｔ_Bwheel未満である場合に、ＡＢＳ制御を開始するようにしたので、制動力を有効に発揮することができ、短い制動距離を実現できる。
図６（ａ），（ｂ）は、車両をＷＥＴ路面で一定速度で走行させた後に急ブレーキをかけるとともに、ＡＢＳによりブレーキ圧を制御したときの推定車体速度Ｖ_est［km/h］と車輪速Ｖ_wheel［km/h］の時間変化を示す図で、（ａ）図がＡＢＳ制御ループ開始後に路面判定を行う従来のＡＢＳ制御、（ｂ）図がブレーキ圧が作用していない状態で路面判定を行った本発明によるＡＢＳ制御である。
各図において、横軸は時間［sec］で、急ブレーキをかけた時刻がｔ＝０である。また、縦軸は推定車体速度Ｖ_est［km/h］と車輪速Ｖ_wheel［km/h］の大きさで、太い実線が推定車体速度Ｖ_est、細い実線が車輪速Ｖ_wheelである。
図６（ａ），（ｂ）から明らかなように、本発明をＡＢＳ制御に適用した場合には、従来のＡＢＳ制御に比較して、車輪速Ｖ_wheelの変動が小さく、かつ、急ブレーキをかけてから車両が停車する間での時間が短縮されていることがわかる。
これにより、車輪３に作用するブレーキ圧を、ブレーキ圧が作用する前に推定した路面摩擦係数μ_estに応じて算出したブレーキ圧とすれば、制動力を有効に発揮することができ、短い制動距離を実現できることが確認された。

実施の形態２．
図７は、本実施の形態２に係るＴＣＳ制御システム２００の機能ブロック図で、ＴＣＳ制御システム２００は、路面状態推定装置１０と、車体加速度検出手段２１と、車輪速センサ２２と、車体速度推定手段２３と、ＴＣＳ制御部５０と、ブレーキ装置４０と、駆動装置６０と、制御トルク値検出手段６５とを備える。
駆動装置６０は、エンジン、もしくは、モータから構成される。
ＴＣＳ制御部５０は、目標スリップ率算出手段３１と、スリップ率算出手段３２と、制御トルク値判定手段５１と、制駆動力判定手段５２と、ブレーキ制御手段５３と、駆動力制御手段５４とを備える。
路面状態推定装置１０、車体加速度検出手段２１、車輪速センサ２２、車体速度推定手段２３、ＴＣＳ制御部５０の目標スリップ率算出手段３１とスリップ率算出手段３２、及び、ブレーキ装置４０は、実施の形態１と同構成であるので、説明を省略する。

ＴＣＳ制御部５０の制御トルク値判定手段５１は、制御トルク値検出手段６５で検出された制御トルクＴＲＱの大きさとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとを比較して、車輪のスリップの有無を判定する。
制駆動力判定手段５２は、目標スリップ率算出手段３１で算出した目標スリップ率ｓ_targetと、スリップ率算出手段３２で算出したスリップ率ｓとを比較して、制動力が不足しているか否か、もしくは、駆動力が不足しているか否かを判定する。
スリップ率ｓは、制動時には前記［数１］の式（１）を用いて算出し、駆動時には式（２）を用いて算出する。
なお、推定車体速度Ｖ_estと車輪速度Ｖ_wheelとを比較したすべり速度から、制駆動力の過不足を判定することも可能である。
ブレーキ制御手段５３は、制動力が不足している場合にはブレーキを作動させ、駆動力が不足している場合にはブレーキを開放する油圧制御信号ＢＲ_modeをブレーキ装置４０に送る。
駆動力制御手段５４は、制動力が不足している場合には動力出力を減少させ、駆動力が不足している場合には動力出力を増加させる動力制御信号ＰＯＷ_modeを駆動装置６０に送る。

次に、本実施の形態２に係るＴＣＳ制御方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
まず、路面状態推定装置１０にて路面摩擦係数μ_estを取得（ステップＳ２０１）した後、路面摩擦係数μ_estを用いて、目標スリップ率ｓ_targetを設定する（ステップＳ２０２）。
次に、車輪速センサ２２で検出された車輪速度Ｖ_wheelを時間微分して車輪加速度ｄＶ_wheelを取得し、この車輪加速度ｄＶ_wheelと予め設定された閾値Ｔ_Awheelとを比較し（ステップＳ２０３）、車輪加速度ｄＶ_wheelが閾値Ｔ_Awheelより大きい場合には、車輪がスリップしていると判定して、ＴＣＳ制御動作を開始する（ステップＳ２０４）。
一方、車輪加速度ｄＶ_wheelが閾値Ｔ_Awheel以下である場合には、駆動力（ｄＶ_wheel＞０）もしくは制動力（ｄＶ_wheel＜０）が適正に作用しているので、ＴＣＳ制御を行わず、車輪加速度ｄＶ_wheelの監視を継続する。
ＴＣＳ制御では、駆動トルク検出手段５５で検出された制御トルクＴＲＱがドライバーの要求トルクＴＲＱ_desを上回っているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
ＴＲＱ＞ＴＲＱ_desである場合には、加速時におけるドライバーの加速要求がないと判定して、ＴＣＳ制御動作を終了する。

一方、ＴＲＱ≦ＴＲＱ_desである場合には、ステップＳ２０６に進んで、推定車体速度Ｖ_estと車輪速度Ｖ_wheelから算出されるスリップ率ｓが目標スリップ率ｓ_targetと不感帯Ｔ_sとの和（ｓ_target＋Ｔ_s）を上回っているか否かを判定する。
ステップＳ２０６において、ｓ＞ｓ_target＋Ｔ_sである場合には、制動力が不足していると判定し、ブレーキを作動させるとともに動力出力を減少させることでスリップ率ｓを下げ（ステップＳ２０７）た後、ステップＳ２０５に戻って、制御トルクＴＲＱと要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行う。
ｓ≦ｓ_target＋Ｔ_sである場合には、ステップＳ２０８に進んで、スリップ率ｓが、目標スリップ率ｓ_targetと不感帯Ｔ_sとの差（ｓ_target−Ｔ_s）を下回っているか否かを判定する。
ステップＳ２０８において、ｓ＜ｓ_target−Ｔ_sである場合には、駆動力が不足していると判定し、ブレーキを開放するとともに動力出力を増加させることでスリップ率ｓを回復させ（ステップＳ２０７）た後、ステップＳ２０５に戻って、制御トルクＴＲＱとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行う。
一方、ｓ≧ｓ_target−Ｔ_sである場合には、ステップＳ２０５に戻って、制御トルクＴＲＱとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行う。

このように、本実施の形態２では、スリップ率ｓを増減する際にブレーキを作動させるとともに駆動力を下げることでスリップ率ｓを下げ（ステップＳ２０６）るか、もしくは、ブレーキを開放するとともに駆動力を上げることでスリップ率ｓを回復させ（ステップＳ２０７）た後、路面状態推定装置１０で推定した路面摩擦係数μ_estを用いて目標スリップ率ｓ_targetを設定するとともに、車輪速Ｖ_wheelを時間微分して得られた車輪加速度ｄＶ_wheelの大きさが予め設定した閾値Ｔ_Awheelを超えた場合に、車輪がスリップしていると判定し、各車輪に作用する駆動トルクＴＲＱが要求トルクＴＲＱ_desになるように、ブレーキ圧や駆動力を制御したので、十分な加速性能を実現できる。
図９（ａ）は、車両をＳｅｍｉ ＷＥＴ路面で加速するとともに、本発明によるＴＣＳ制御を行ったときの車輪速Ｖ_wheel［km/h］の時間変化を示す図で、横軸は加速開始からの経過時間［sec］、縦軸は車輪速Ｖ_wheel［km/h］の大きさ、太い実線が前輪（駆動輪）で、細い実線が後輪（従動輪）である。また、同図破線は、駆動輪のすべり速度を一定に制御する従来のＴＣＳ制御を行ったときの車輪速Ｖ_wheel［km/h］の時間変化で、太い破線が前輪（駆動輪）で、細い破線が後輪（従動輪）である。
同図から明らかなように、本発明をＴＣＳ制御に適用した場合には、従来のＴＣＳ制御に比較して、十分な加速性能を得ることができることがわかる。
これは、本発明のＴＣＳ制御が、路面摩擦係数μ_estに応じて目標スリップ率ｓ_targetを設定することで、ＴＣＳ制御の開始直後から適切なスリップ率、すなわち、高い前後力を得られるスリップ率になるようにブレーキ圧や駆動力を制御するからである。これにより、車両を図９（ｂ）の丸で示す高い前後力のスリップ率領域で加速できるので、短時間で高い到達速度を得ることができる。
これに対して、従来のＴＣＳ制御では、路面状態に応じた制御を行っていないので、図９（ｂ）の破線で示すように、高い前後力が得られず、その結果、十分な加速性能を発揮できないと考えられる。

実施の形態３．
前記実施の形態２のＴＣＳ制御では、スリップ率ｓを増減させる際に、ブレーキ圧と動力出力とを同時に制御したが、ブレーキ圧と動力出力とを別個に制御する構成とすれば、ＴＣＳ制御による加速性能を更に向上させることができる。
以下、実施の形態３のＴＣＳ制御について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
なお、本実施の形態３に係るＴＣＳ制御を行う制御システムは、実施の形態２のＴＣＳ制御システム２００と同構成であるので、その説明を省略する。
また、ステップＳ２１１の路面摩擦係数μ_estの取得から、ステップＳ２１４のＴＣＳ動作開始までの各ステップについても、実施の形態２のステップＳ２０１からステップＳ２０４までの各ステップと同じであるので、本例では、ステップＳ２１５の判定ステップ以降の各ステップについて説明する。
ステップＳ２１５では、駆動トルク検出手段５５で検出された制御トルクＴＲＱがドライバーの要求トルクＴＲＱ_desを上回っているか否かを判定する。
ステップＳ２１５において、ＴＲＱ＞ＴＲＱ_desである場合には、加速時におけるドライバーの加速要求がないと判定し、ステップＳ２１６に進んで、ブレーキを開放して車輪速度を回復させる制御を行った後、ＴＣＳ制御動作を終了する。

一方、ＴＲＱ≦ＴＲＱ_desである場合には、ステップＳ２１７に進んで、スリップ率ｓが目標スリップ率ｓ_targetと不感帯Ｔ_sとの和（ｓ_target＋Ｔ_s）を上回っているか否かを判定する。
ステップＳ２１７において、ｓ＞ｓ_target＋Ｔ_sである場合には、動力出力を減少させることでスリップ率ｓを下げ（ステップＳ２１８）た後、ステップＳ２１９に進んで、駆動輪加速度ｄＶ_D-wheelが予め設定された車輪加速度閾値ＴＲＣ_wheelを上回っているか否かを判定する。
ｄＶ_D-wheel＞ＴＲＣ_wheelである場合には、駆動輪が急スリップしていると判定し、ブレーキ圧を増加して車輪速度を減少させ（ステップＳ２２０）た後、ステップＳ２１５に戻って、制御トルクＴＲＱとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行う。
また、ｄＶ_D-wheel≦ＴＲＣ_wheelである場合には、ブレーキを開放して車輪速度を回復させ（ステップＳ２２１）た後、ステップＳ２１５に戻って、制御トルクＴＲＱとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行う。
また、ステップＳ２１７において、ｓ≦ｓ_target＋Ｔ_sである場合には、ステップＳ２２２に進んで、スリップ率ｓが、目標スリップ率ｓ_targetと不感帯Ｔ_sとの差（ｓ_target−Ｔ_s）を下回っているか否かを判定する。
ステップＳ２２２において、ｓ＜ｓ_target−Ｔ_sである場合には、動力出力を増加させることでスリップ率ｓを回復させ（ステップＳ２２３）た後、ステップＳ２１５に戻って、制御トルクＴＲＱとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行い、ｓ≧ｓ_target−Ｔ_sである場合には、直ちにステップＳ２１５に戻って、制御トルクＴＲＱとドライバーの要求トルクＴＲＱ_desとの比較を行う。
このように、ブレーキ圧と動力出力とを別個に制御してスリップ率ｓを増減させる構成とするとともに、動力出力のみを減少させてスリップ率ｓを下げる制御を行った場合には、駆動輪加速度ｄＶ_D-wheelと車輪加速度閾値ＴＲＣ_wheelでとを比較してブレーキ圧による制御を行うようにしたので、加速性能を更に向上させることができる。

実施の形態４．
図１１は、本実施の形態４に係る自動運転操舵システム３００の機能ブロック図で、自動運転操舵システム３００は、路面状態推定装置１０と、車体加速度検出手段２１と、車輪速センサ２２と、車体速度推定手段２３と、自動運転制御部７０と、ブレーキ装置４０と、動力伝達装置８０と、操舵装置９０とを備える。
自動運転制御部７０は、障害物検知手段７１と、最大摩擦係数設定手段７２と、判定手段７３と、走行軌跡生成手段７４と、自動ブレーキ制御手段７５と、アクセル操作量設定手段７６と、ブレーキ操作量設定手段７７と、ステア操作量設定手段７８とを備える。
路面状態推定装置１０、車体加速度検出手段２１、車輪速センサ２２、車体速度推定手段２３、ブレーキ装置４０、及び、駆動装置６０は、実施の形態１，２と同構成であるので、説明を省略する。

障害物検知手段７１は、車載カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等を備え、前方の物体の映像と車両１と前方の物体との距離Ｌ_Oとを計測するとともに、距離Ｌ_Oの時間変化から、車両１と前方の物体との速度である相対速度を算出する。相対速度が負の場合に、前方の物体が障害物Ｏとなる可能性がある。また、前方の物体の相対速度の大きさが車両１の速度に等しいとき、物体は静止していると判定する。
最大摩擦係数設定手段７２は、路面状態推定装置１０で取得した路面摩擦係数μ_estからタイヤ特性図におけるμのピーク値である最大摩擦係数μ_maxを設定する。
判定手段７３は、障害物Ｏが操舵により回避可能か否かを判定する。
走行軌跡生成手段７４は、操舵により回避可能な場合に、障害物Ｏを回避するための車両１の軌跡を生成する。
自動ブレーキ制御手段７５は、操舵により回避が不可能な場合に、緊急ブレーキを作動させる。
アクセル操作量設定手段７６は、操舵時におけるアクセル操作量（ＴＲＱ_target）を設定して動力伝達装置８０に送り、ブレーキ操作量設定手段７７は、操舵時及び緊急ブレーキ時におけるブレーキ操作量（ＢＲＫ_target）を設定してブレーキ装置４０に送る。また、ステア操作量設定手段７８は、操舵時におけるステア操作量（ＳＷＡ_target）を設定して操舵装置９０に送る。

次に、本実施の形態４に係る自動運転操舵方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
まず、路面状態推定装置１０にて路面摩擦係数μ_estを取得（ステップＳ３０１）した後、図４（ｂ）に示したタイヤ特性図から、ピーク値がμ_estに最も近いμ−ｓ特性曲線上にてμのピーク値を求め、これを最大摩擦係数μ_maxとする。（ステップＳ３０２）。
次に、障害物検知手段２４からの情報に基づいて、車両１の前方に障害物Ｏが存在するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
以下、説明を簡単にするため、障害物Ｏを、停車している車両などの静止物体とする。
障害物Ｏが存在した場合には、ステップＳ３０４に進んで、車両１から障害物Ｏまでの距離Ｌ_Oを算出するとともに、障害物Ｏが操舵制御により回避可能か否かを判定する。回避可能か否かの判定は、車両速度（推定車体速度Ｖ_est）、車両１から障害物Ｏまでの距離Ｌ_O、路面摩擦係数μ_est、及び、周囲状況（対向車の有無、後続車の有無、並走車の有無）等に基づいて行う。
ステップＳ３０４において、障害物Ｏが操舵制御により回避可能であると判定された場合には、過去走行情報に基づいて車両進行方向Ｄ_desを取得するとともに、車両走行限界を超えない最大加速度（最大可能加速度Ｇ_max）以下で回避可能な走行軌跡を生成する（ステップＳ３０５）。最大加速度Ｇ_maxは、最大摩擦係数μ_maxと推定車体速度Ｖ_estと車両１から障害物Ｏまでの距離Ｌ_Oとを用いて算出する。
回避可能な走行軌跡が生成されたなら、パスフォロワー制御器で、自車位置Ｐ_Mを基準に走行軌跡に沿うためのアクセル操作量（ＴＲＱ_target）、ブレーキ操作量（ＢＲＫ_target）、ステア操作量（ＳＷＡ_target）を、それぞれ、駆動制御手段、ブレーキ制御手段、ステアリング制御手段に出力（ステップＳ３０６）した後、操舵による回避動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ３０７）。
回避動作が終了していない場合ステップＳ３０５に戻って、回避可能な走行軌跡の生成を継続し、回避動作が終了した場合には本処理を終了する。

ステップＳ３０４において、障害物Ｏが操舵制御により回避可能できないと判定された場合には、ステップＳ３０８に進んで、自動緊急ブレーキ制御を開始する。
自動緊急ブレーキ制御においても、まず、最大可能加速度Ｇ_maxを算出し（ステップＳ３０９）、この算出された最大可能加速度Ｇ_maxと現在の車両速度（推定車体速度Ｖ_est）とから、余裕分Ｄ_marginを加算した停止可能距離Ｄ_limを、以下の式［数３］を用いて計算する（ステップＳ３１０）。

次に、車両１から障害物Ｏまでの距離Ｌ_Oが算出された停止可能距離Ｄ_limを下回っている否かを判定する（ステップＳ３１１）。
Ｌ_O＜Ｄ_limである場合には、ステップＳ３１２に進んで、最大可能加速度Ｇ_maxになるブレーキ操作量（ＢＲＫ_target）をブレーキ制御手段に出力することで緊急ブレーキ制御を行ない、Ｌ_O≧Ｄ_limの場合には、Ｌ_O＜Ｄ_limとなるまでＬ_Oの監視を継続する。
緊急ブレーキ制御を行なった後には、ステップＳ３１３に進んで、車両１が停止しているか否かを判定する。車両１が停止しているか否かの判定は、推定された車体速度Ｖ_estを用いて行う。
ステップＳ３１３において、車両１が停止していると判定された場合には、本処理を終了する。また、車両１が停止していないと判定された場合には、車両１が停止するまで車両停止の判定動作を継続する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、ＡＢＳ制御システム、ＴＣＳ制御システム、及び、自動運転操舵システムについて説明したが、本発明の車両制御方法は、ブレーキペダルの踏み込み量や車両速度を検知し、ブレーキが緊急ブレーキであると判定した場合に、制動力を高めるブレーキアシストシステムや、急なコーナリングにより車輪が横滑りした場合に車両挙動を安定させる車両挙動安定システムなどの、他の車両制御システムにも適用可能である。
また、前記実施の形態では、ブレーキ４１として、ディスクブレーキを用いたが、ドラムブレーキなど、他の形態のブレーキを用いてもよい。
ドラムブレーキの場合、ＡＢＳ制御部３０のブレーキ圧制御手段３５は、アクチュエータを制御して電磁弁を開閉制御することで、ホイールとともに回転するブレーキドラムにシューを押し付けて、車輪３の回転速度を減速させることで、スリップ率ｓが目標スリップ率ｓ_targetになるように制御する。

また、前記実施の形態では、予め求めておいた路面摩擦係数μと振動レベル比Ｒとの関係を示すμ−Ｒマップ１７Ｍを用いて路面の路面摩擦係数μ_estを推定したが、振動レベル比Ｒと路面の摩擦状態との関係を示すマップを用いて路面摩擦状態を推定し、この推定された路面摩擦状態に応じて、目標油圧Ｐ_targetや目標スリップ率ｓ_target、あるいは、最大摩擦係数μ_maxを設定してもよい。
例えば、走行路面を高μ路面（ＤＲＹアスファルト路面）、中μ路面（ＷＥＴ路面）、低μ路面（氷雪路面）のいずれであるかを判定するとともに、予め作成しておいた、各路面状態とＰ_target，ｓ_target，μ_maxとの関係を示すテーブルを用いてＰ_target，ｓ_target，μ_maxを設定してもよい。
あるいは、高μ路面と判定された場合にはμ_est＝０．９、中μ路面と判定された場合にはμ_est＝０．６、低μ路面（氷雪路面）と判定された場合にはμ_est＝０．２とし、タイヤ特性図からμ_targetやμ_maxを設定し、μ−Ｐマップから目標油圧Ｐ_targetを設定してもよい。

また、前記実施の形態では、タイヤトレッドのインナーライナー部に加速度センサ（振動検出手段１１）を取付けて検出したタイヤ周方向振動の情報から路面摩擦係数μを推定したが、ナックルなどのタイヤバネ下部に加速度センサを取付け、タイヤから伝達されるタイヤバネ下部の振動を検出して路面摩擦係数μを推定してもよい。
要は、車輪３にブレーキ圧が作用していない状態で、当該車両の走行する路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を推定することのできる路面状態推定装置で推定した路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いて、目標油圧Ｐ_targetや目標スリップ率ｓ_target、あるいは、最大摩擦係数μ_maxを設定する構成とすれば、車両の走行状態をを迅速にかつ適正に制御することができる。

１ 車両、２ 車体、３ 車輪、
１０ 路面状態推定装置、２１ 車体加速度検出手段、２２ 車輪速センサ、
２３ 車体速度推定手段、３０ ＡＢＳ制御部、３１ 目標スリップ率算出手段、
３２ スリップ率算出手段、３３ 最大スリップ率取得手段、３４ 目標油圧補正手段、
３５ ブレーキ圧制御手段、４０ ブレーキ装置、４５ ブレーキ圧検出手段、
１００ ＡＢＳ制御システム、２００ ＴＣＳ制御システム、
３００ 自動運転操舵システム。

Claims (4)

1. 加速度検出手段により検出した車両の加速度と車輪速検出手段で検出した車輪速度とを用いて車輪のブレーキ圧を制御する車両制御方法であって、
   前記車輪にブレーキ圧が作用していない状態で、当該車両の走行する路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を推定する第１のステップと、
   前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いて、タイヤの目標スリップ率もしくは路面摩擦係数の最大値を設定する第２のステップと、
   前記車両の加速度と、前記車輪速度と、前記タイヤの目標スリップ率もしくは路面摩擦係数の最大値に応じて、前記車輪に作用するブレーキ圧を算出する第３のステップとを備えることを特徴とする車両制御方法。
2. 前記第２のステップでは、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いてタイヤの目標スリップ率を設定し、
   前記第３のステップが、
   前記車輪速度を時間微分して車輪加速度を算出するとともに、前記算出された車輪加速度と予め設定された閾値とを比較するステップと、
   前記算出された車輪加速度が予め設定された閾値よりも小さい場合に、
   前記タイヤのスリップ率が前記目標スリップ率になるように、各車輪のブレーキ圧を制御するステップとを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両制御方法。
3. 前記第２のステップでは、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いてタイヤの目標スリップ率を設定し、
   前記第３のステップが、
   前記車輪速度を時間微分して車輪加速度を算出するステップと、前記算出された車輪加速度と予め設定された閾値とを比較するステップと、
   前記算出された車輪加速度が予め設定された閾値よりも大きい場合に、
   各車輪に作用する駆動トルクが、予め設定された駆動トルクになるように、各車輪のブレーキ圧と駆動力のいずれか一方または両方を制御するステップとを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両制御方法。
4. 前記第２のステップでは、前記路面の摩擦状態、もしくは、路面摩擦係数を用いて路面摩擦係数の最大値を設定し、
   前記第３のステップが、
   前記車両の前方に障害物があるか否かを判定するステップと、
   緊急制動するか否かを判定するステップと、
   緊急制動する場合に、
   当該車両の進行方向と、前記車両の加速度と、前記車輪速度と、前記設定された路面摩擦係数の最大値と、前記障害物までの距離とに基づいて、前記車輪に作用するブレーキ圧を算出するステップとを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両制御方法。

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