JP2017071300A - ウィリー判定装置、乗物、および車輪浮上り量判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の路面からの浮上りを精度よく判定する。
【解決手段】ウィリー判定装置１０が、路面に対する車体速度と前輪の周速度とを比較し、乗物がウィリー前状態であるか否かを判定するウィリー前状態判定部１１と、前記ウィリー前状態と判定された時点からの、前記前輪が前記路面から離れていく回転方向における前記車体の角度変化量を、前記路面に対する前記前輪の浮上り量であるウィリー量として算出するウィリー量判定部１２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウィリー判定装置、ウィリー判定装置を備えた乗物、乗物の車輪浮上り量を判定する方法に関する。

特許文献１に開示されるエンジン出力制御装置は、ジャイロセンサの検出値に基づき車体ピッチ角を算出する。エンジン出力制御装置は、車体ピッチ角が所定値以上であると、ウィリー状態であると判定する。

特開２０１０−２２９９１２号公報

路面勾配の変化のように、前輪が路面から浮き上がる以外の要因でも、車体は水平に対してピッチ方向に傾くことがある。ジャイロセンサは、このような前輪の浮上り以外の要因で生じた車体の傾きを、車体の水平に対する傾斜角として検出してしまう。このため、上記エンジン制御装置は、前輪が路面から離れていないのに、ウィリー状態であると誤判定するおそれがある。

本発明は、車輪の路面からの浮上りを精度よく判定することを目的とする。

本発明の一形態に係るウィリー判定装置は、路面に対する車体速度と前輪の周速度とを比較して、乗物がウィリー前状態であるか否かを判定するウィリー前状態判定部と、前記ウィリー前状態と判定された時点からの、前記前輪が前記路面から離れていく回転方向における前記車体の角度変化量を、前記路面に対する前記前輪の浮上り量であるウィリー量として算出するウィリー量判定部と、を備える。

前記構成によれば、ウィリー前状態と判定された時点からの車体の角度変化量が、前輪の路面からの浮上り量（ウィリー量）として算出される。ウィリー前状態と判定される前に生じていた車体の傾斜の影響を除外して、前輪が路面からどの程度浮き上がっているのかを精度よく推定できる。

前記ウィリー前状態判定部は、後輪の周速度に基づいて前記路面に対する前記車体速度を推定してもよい。

前記構成によれば、ウィリー前状態を判定するに際し、簡便に車体速度を推定できる。後輪の周速度は、後輪の回転に連動して回転する回転部材の回転速度からも容易に取得可能である。

前記ウィリー前状態判定部は、前記路面に対する車体加速度に基づいて前記ウィリー前状態を判定してもよい。

前記構成によれば、前輪周速度と車体速度との差に加え、車体加速度に基づきウィリー前状態を判定する。このため、車体加速度に照らせばウィリーが開始する可能性が低くても前輪周速度と車体速度との差は大きくなっていくような状況下において、ウィリー前状態判定部は、当該状況をウィリー前状態には該当しないものとして精度よく判定できる。

前記後輪が前記駆動源からの動力で駆動され、前記ウィリー前状態判定部は、前記駆動源の出力に基づいて前記ウィリー前状態を判定してもよい。

前記構成によれば、前輪周速度と車体速度との差に加え、駆動源の出力に基づきウィリー前状態を判定する。このため、駆動源の出力に照らせばウィリーが開始する可能性が低くても前輪周速度と車体速度との差は大きくなっていくような状況下において、ウィリー前状態判定部は、当該状況をウィリー前状態には該当しないものとして精度よく判定できる。

前記ウィリー前状態判定部は、前記路面に対する前記車体速度と前記前輪の周速度との差を、前記車体速度ごとに設定される閾値と比較することで、前記ウィリー前状態を判定してもよい。

前記構成によれば、車体速度に応じてウィリー前状態を精度よく判定できる。

前記ウィリー前状態判定部は、前記前輪の回転加速度に基づいて前記ウィリー前状態を判定してもよい。

前記構成によれば、前輪周速度と車体速度との差に加え、前輪の回転加速度に基づきウィリー前状態が判定される。このため、前輪の回転加速度に照らせばウィリーが開始する可能性は低くても前輪周速度と車体速度との差は大きくなっていくような状況下において、ウィリー前状態判定部は、当該状況をウィリー前状態には該当しないものとして精度よく判定できる。

前記ウィリー量判定部は、前記ウィリー量判定部は、前記前輪の回転速度および前記ウィリー量に基づいて、前記ウィリー前状態が解除されたか否かを判定してもよい。

前記構成によれば、前輪周速度と車体速度との差が、前輪が路面から離れているのに解消されたとしても、ウィリー状態が解除されたと誤判定するのを防ぐことができる。

本発明の一形態に係る乗物は、上記ウィリー判定装置と、走行のための動力を発生する駆動源と、前記ウィリー量が所定値以上になると、前記駆動源で発生される出力を抑制するウィリー抑制制御を実行する出力抑制部と、を備える。

前記構成によれば、精度よく判定されたウィリーの程度に応じて、動力を抑制でき、ウィリーが生じていないのに動力が不所望に抑制される、あるいはウィリーが生じているのに動力が抑制されずウィリーがなかなか解消されないといったような事態が発生しにくくなる。

前記出力抑制部は、前記路面に対する前記車体速度と前記前輪の周速度とに基づいて、前記路面に対する前記前輪のすべりを抑制するために前記駆動源で発生される前記動力を抑制するスリップ抑制制御を実行し、前記スリップ抑制制御の実行中に前記ウィリー抑制制御を実行する条件を充たすと、前記スリップ抑制制御を終了して前記ウィリー抑制制御を実行してもよい。

前記構成によれば、車体の浮上りが生じたと検出してからウィリー抑制を行うことができ、スリップの抑制とウィリーの抑制とを切分けできる。また、スリップ抑制制御とウィリー抑制制御とを異ならせることで、それぞれに適した制御を実行することができ、それぞれの抑制を好適に実現できる。

本発明の一形態に係る車輪浮上がり量判定方法は、乗物に備わる前輪および後輪のうち一方の車輪の路面からの浮上り量を判定する車輪浮上り量判定方法であって、前記路面からの車体速度と前記一方の車輪の周速度とを比較することで、前記一方の車輪の浮上り前状態を判定する浮上り前状態判定工程と、前記浮上り前状態と判定された時点からの、前記一方の車輪が前記路面から離れる回転方向における前記車体の角度の変化量を、前記路面に対する前記一方の車輪の浮上り量である車輪浮上り量として算出する浮上り量判定工程と、を備える。

前記構成によれば、前輪および後輪のうち一方の車輪の路面からの浮上り量を精度よく判定できる。

本発明によれば、車輪の路面からの浮上りを精度よく判定できる。

乗物の一例としての自動二輪車の左側面図である。 車輪浮上り量判定方法を示すフローチャートである。 ウィリー判定装置を備えた乗物の制御系を示すブロック図である。 ウィリー前状態判定部の構成および処理を示すブロック図である。 解除判定部の構成および処理を示すブロック図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。この説明における方向は、乗物の運転手から見た方向を基準とし、前後方向は車長方向と対応し、左右方向は車幅方向と対応する。

［第１実施形態］
（乗物）
図１に示す乗物１は、前輪２および後輪３を有する。この乗物１では、後輪３が、駆動源４で発生される動力で駆動される。駆動源４は、エンジン、電気モータまたはこれらの組合せである。駆動源４で発生された動力は、動力伝達機構５を介して後輪３に伝達される。乗物１は、ウィリー判定装置１０（図３参照）を備え、また、走行中に車輪浮上り量判定方法を使用する。

乗物１の一例として図示された自動二輪車では、前輪２および後輪３が１つであり、ホイールベースが小さく、車重に比して駆動源４で発生される出力が大きい。このため、前輪２が路面から離れるウィリーや、後輪３が路面から離れるジャックナイフを生じやすい。したがって、自動二輪車は、ウィリー判定装置１０（図２参照）を備えた乗物１、あるいは車輪浮上り量判定方法を使用する乗物１の好適例である。

「車輪浮上り量」は、前輪２および後輪３のうち一方が路面からどの程度浮き上がっているのか表す量をいう。その車輪が前輪２である場合、特に「ウィリー量」と呼び、後輪３である場合、特に「ジャックナイフ量」と呼ぶこととする。

前輪２が路面から浮き上がっていく（ウィリー量が大きくなっていく）過程では、車体６が、後輪接地点を車幅方向に通過する仮想的な回転軸を中心に、左側面視で時計回り方向Ｐ１に角変位していく。後輪３が路面から浮き上がっていく（ジャックナイフ量が大きくなっていく）過程では、車体６が、前輪接地点を車幅方向に通過する仮想的な回転軸を中心に、左側面視で反時計回り方向Ｐ２に角変位していく。以下、車幅方向に延びる仮想的な回転軸を中心とした車体６の回転を「ピッチ」と呼び、当該回転軸を中心とした車体６の回転角を「ピッチ角」と呼ぶ。

（車輪浮上り量判定方法）
図２に示す車輪浮上り量判定方法は、乗物１の走行中に実施される。車輪浮上り量判定方法は、浮上り前状態判定工程Ｓ１１、および浮上り量判定工程Ｓ１２を備える。

浮上り前状態判定工程Ｓ１１では、対地速度と一方の車輪２，３の周速度とが比較され、当該一方の車輪２，３が浮上り前状態になったか否かが判定される。浮上り前状態でなければ、浮上り前状態判定工程が繰り返される。なお、「車輪浮上り前状態」には、前輪２を対象とする「ウィリー前状態」と、後輪３を対象とする「ジャックナイフ前状態」とが含まれる。

浮上り量判定工程Ｓ１２は、浮上り量算出工程Ｓ１３、および浮上り解除判定工程Ｓ１４を含む。浮上り量算出工程Ｓ１３では、浮上り前状態と判定された時点からの、当該一方の車輪２，３が路面から離れる回転方向（前輪２の場合、左側面視で時計回り方向Ｐ１）における車体６の角度の変化量を、路面に対する当該一方の車輪２，３の浮上り量である車輪浮上り量として算出する。なお、「対地速度」は、車体６の路面に対する移動速度[m/s]をいう。「周速度」は、回転している物体の任意の半径位置での速さをいい、２πＲｎ[m/s]で表せる（Ｒは当該半径位置での半径[m]、ｎは当該物体の回転速度[1/s]）。車輪２，３の周速度を求める際には、踏面を当該半径位置に設定してもよい。

浮上り解除判定工程Ｓ１４では、当該一方の車輪２，３の回転加速度、および算出された浮上り量に基づいて当該一方の車輪２，３の浮上りが解除されたか否かを判定する。解除されていない場合は、浮上り量判定工程Ｓ１２を繰り返す。解除された場合は、浮上り前状態判定工程Ｓ１１に戻る。このため、浮上り量の算出も終了する。

図２に示す残余の処理Ｓ２１〜２４は後述する。まず、浮上り前状態判定工程Ｓ１１および浮上り量判定工程Ｓ１２の説明のため、「一方の車輪２，３」を前輪２に特化して車輪浮上り量判定方法を実施するウィリー判定装置１０（図３参照）の構成および作用を説明する。

（ウィリー判定装置）
図３に示すように、乗物１の制御系には、ウィリー判定装置１０が備わる。ウィリー判定装置１０は、前輪２に特化した車輪浮上り量判定方法の実施のため、ウィリー前状態判定部１１およびウィリー量判定部１２を備える。ウィリー前状態判定部１１は、前輪２を対象に浮上り前状態判定工程Ｓ１１を実施する。ウィリー量判定部１２は、前輪２を対象に車輪浮上り量判定工程Ｓ１２を実施する。ウィリー量判定部１２は、ウィリー量算出部１３およびウィリー解除判定部１４を含む。ウィリー量算出部１３は、前輪２を対象に車輪浮上り量算出工程Ｓ１３を実施し、ウィリー解除判定部１４は、前輪２を対象に浮上り解除判定工程Ｓ１４を実施する。これら部分１１〜１４は乗物１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ）７にて実現される。ウィリー判定装置１０はＥＣＵ７を備える。ＥＣＵ７は、車輪浮上り前状態（ウィリー前状態）を判断するための情報と車体６の回転角を示す情報とを入力し、その記憶部に記憶されるプログラムをその演算部にて実行し、ウィリー状態の有無およびウィリー量を出力する。

＜ウィリー前状態判定部＞
ウィリー前状態判定部１１は、乗物１がウィリー前状態であるか否か、あるいはウィリー前状態でない状態からウィリー前状態へと移行したか否かを判定する。「ウィリー前状態」は、ウィリーが開始した状態、ウィリーが開始する直前の状態、あるいはウィリーが近い将来に発生する蓋然性が高い状態をいう。

ウィリー開始時の走行状況を説明すると、駆動源４の出力が大きく、駆動源４からの大きな動力が駆動輪たる後輪３に伝達されており、対地速度および対地加速度は大きい。前輪２が路面から離れると、前輪２は空気抵抗や車軸との摩擦を受けつつ慣性で回転し、その回転速度および周速度は漸減する。このため、「ウィリー前状態」は、「前輪２の周速度が対地速度よりも小さくなる形で対地速度と前輪２の周速度との間に差が生じた状態」を含むと言える。

そこで、図４に示すように、ウィリー前状態判定部１１は、対地速度と前輪２の周速度とを比較し、乗物１がウィリー前状態であるか否かを判定する。すなわち、ウィリー前状態判定部１１は、ウィリー前状態であるか否かを判定するためのパラメータの１つとして、対地速度と前輪２の周速度との差（差は、対地速度から周速度を減算した値とする）を用いる。

ウィリー前状態判定部１１は、対地速度と前輪２の周速度との差が第１開始閾値（正値）以上になったとの第１条件の成否を判定する。通常走行中、対地速度は前輪２の周速度と略等しい。第１開始閾値を通常走行中に生じる差の変動範囲外に設定すれば、通常走行中は第１条件が非成立となる。また、第１条件の成立時に乗物１がウィリー前状態にあると判定することで、その判定精度が高くなる。

第１開始閾値は、対地速度に応じて設定されてもよく、例えば、対地速度が大きいほど第１開始閾値が小さく設定されてもよい。これにより、ノイズキャンセルの効果を得られ、ウィリー前状態の判定精度が高くなる。

ただし、「ウィリー前状態」であることは、「前輪２の周速度が対地速度よりも小さくなる形で対地速度と前輪２の周速度との間に差が生じた状態」であるための十分条件と言えても、必要条件とは言いがたい。ウィリー以外の特異な走行状況（例えば、低μ路走行中）でも、車輪２，３がウィリー時と同様にして上記挙動を示し、第１条件を成立させる場合がある。

そこでウィリー前状態判定部１１は、第１条件の他に幾つか条件の成否を判定する。そして、第１条件と併せて当該他条件も同時に成立したときに、乗物１がウィリー前状態であると判定する。本実施形態では、（１）対地速度と前輪２の周速度との差だけでなく、（２）対地加速度、（３）前輪２の回転加速度、および（４）駆動源４の出力といった各種パラメータに基づいて、ウィリー前状態判定部１１はウィリー前状態を判定する。なお、「対地加速度」は、車体６の路面に対する移動加速度[m/s²]をいう。

上記パラメータ（１）および（３）に関連して、ウィリー判定装置１０は、前輪２に取り付けられて前輪２の回転速度を検出する前輪回転数センサ３１を備える。ウィリー前状態判定部１１は、前輪回転数センサ３１から検出値を入力し、入力した検出値から前輪２の周速度および前輪２の回転加速度を求める。

パラメータ（１）および（２）に関連して、ウィリー前状態判定部１１は、加速度センサの他にＧＰＳセンサのような無線波を用いるセンサの検出値に基づいて対地速度および加速度を測定してもよい。ウィリー前状態判定部１１は、後輪３の周速度に基づき対地速度および加速度を推定してもよい。換言すると、パラメータ（１）および（２）では、対地速度および加速度が後輪３の周速度および周加速度にそれぞれ置き換えられてもよい。

その場合、ウィリー判定装置１０は、後輪３の周速度を得るため、後輪３の回転速度を検出する後輪回転数センサ３２を備える。ウィリー前状態判定部１１は、後輪回転数センサ３２から検出値を入力し、入力した検出値から後輪３の周速度を求める。周加速度は、周速度の現在値と過去値（例えば、１回前の値）とから平易に求めることができる。

後輪回転数センサ３２は、後輪３に取り付けられて後輪３の回転速度そのものを検出できるセンサでもよい。後輪回転数センサ３２は、このようなセンサに限らず、後輪３の回転に連動して回転する回転部材（例えば、駆動源４の出力軸または動力伝達機構５を構成する回転軸）の回転速度を検出するセンサでもよい。ウィリー前状態判定部１１は、当該回転部材の後輪３に対する速比を用いることで、当該回転部材の回転速度から後輪３の回転速度に平易に換算できる。後輪回転数センサ３２を用いて対地速度または加速度を推定すると、無線波を用いたセンサの検出値に基づき対地速度または加速度を直接的に測定する場合と比べて、対地速度または加速度の数値を簡便に取得できる。

パラメータ（４）は、駆動源４の出力そのものである必要はなく、出力に強い影響を与える他のパラメータで代用可能である。駆動源４の出力は、例えば、運転者が加速操作器で加速要求を入力し（例えば、アクセルグリップの捻り操作またはアクセルペダルの踏込み操作を行い）、呼応して駆動源４の出力を調整する出力調整機器８が電子的にまたは機械的に操作されることで、大きくなるよう変化する。なお、出力調整機器８は、駆動源４の形式によって異なる。駆動源４が火花点火式エンジンを備える場合、出力調整機器８は、スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグを含む。駆動源４が交流モータを備える場合、出力調整機器８は、当該交流モータと電気的に接続されたインバータを含む。

パラメータ（４）に関連して、ウィリー判定装置１０は、加速操作器の操作位置を検出する加速操作位置センサ３３ａを備えていてもよい。駆動源４がエンジンを備える場合には、スロットルバルブの開度（すなわち、弁体の回転位置）を検出するスロットルバルブ位置センサ３３ｂを備えていてもよい。その他、吸気圧を検出する吸気圧センサ（図示せず）を備えていてもよい。ウィリー前状態判定部１１は、センサ３３ａおよび／またはセンサ３３ｂからの検出値を所定サンプリングレートで入力し、入力された検出値から、駆動源４の出力を推定する。

ウィリー前状態判断部１１は、対地加速度が第２開始閾値以上であるとの第２条件の成否を判定する。また、前輪２の回転加速度が第３開始閾値未満であるとの第３条件の成否を判定する。また、駆動源４の出力が第４開始閾値以上であるとの第４条件の成否を判定する。そして、第１〜第４条件全てが成立すると、乗物１がウィリー前状態であると判定する。

このように、ウィリー前状態判定部１１は、第１条件〜第４条件の全てが成立すると、乗物１がウィリー前状態であると判定する。これにより、乗物１がウィリー前状態であるか否か、あるいはウィリー前状態でない状態からウィリー前状態へと移行したか否かを精度よく判定できる。対地加速度、前輪２の回転加速度または駆動源４の出力に照らせばウィリーが近い将来発生する蓋然性が低いにも関わらず、対地速度と前輪２の周速度との差が大きくなっていくような状況下でも、ウィリー前状態判定部１１は、当該状況をウィリー前状態には該当しないものとして精度よく判定できる。

例えば、対地速度を後輪３の周速度から推定する場合、路面の摩擦抵抗が低いために後輪３の回転速度が前輪２の回転速度に対して過大になる状況下でも、第１条件が成立することがある。しかし、この状況下では車体６が加速しづらい。第２条件の成否を考慮すると、路面の摩擦抵抗が低いために後輪３の周速度と前輪２の周速度との差が広がっているのか、車体６が加速しながら後輪３の周速度と前輪２の周速度との差が広がっているのかを峻別でき、乗物１がウィリー前状態にあるか否かを精度よく判定できる。なお、この峻別の実現には、対地加速度は、後輪３の周速度以外の検出値を用いて推定または測定されることが好ましい。

なお、パラメータ（１）は、スリップ率で代用してもよい。なお、スリップ率Ｓ[-]は、次式：Ｓ＝（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｆから求められる（Ｖｆは前輪２の周速度[m/s]、Ｖｒは後輪３の周速度[m/s]）。対地速度は上記のとおり後輪３の周速度で置き換えてもよく、そのため、上式中の因数（Ｖｆ−Ｖｒ）は、「対地速度と前輪２の周速度との差」に相当することとなる。なお、Ｖｆは前輪２の回転速度[1/s]に、Ｖｒは後輪３の回転速度[1/s]に置き換えられてもよい。スリップ率は、前輪回転数センサ３１および後輪回転数センサ３２から所定サンプリングレートで入力される検出値を用いて、当該サンプリングレート毎に逐次求められる。更に、パラメータ（１）には、スリップ率に加えてその変化率が適用されてもよい。なお、スリップ率変化率ΔＳ[1/s]は、次式：ΔＳ(n)＝（Ｓ(n)−Ｓ(n-1)）／ｔから求められる（ｔは上記サンプリングレート、Ｓ(n)はスリップ率Ｓの現在値、Ｓ(n-1)はスリップ率Ｓの過去値であって、現在値Ｓ(n)の取得時点から１サンプリングレート分過去の時点で取得された値）。スリップ率変化率ΔＳの算出式にも、「対地速度と前輪２の周速度との差」が因数として含まれることになる。

スリップ率およびスリップ率変化率は、乗物１に従前一般的に備わる前輪回転速度センサおよび後輪回転数センサを用いて測定される。この測定に特殊なまたは新規のセンサは不要であり、システム構成が複雑化するのを防ぐことができる。

パラメータ（１）にスリップ率およびスリップ率変化率が適用される場合、スリップ率前状態判定部１１は、スリップ率が所定値以上であるとの条件と、スリップ率変化率が所定値以上であるとの条件との成否を判定し、２つの条件が両方とも成立したときに上記第１条件が成立したと判定する。

＜ウィリー量算出部＞
図３に戻り、ウィリー前状態判定部１１によって乗物１がウィリー前状態にあると判定されると、ウィリー量判定部１２のウィリー量算出部１３が、その時点（以下、「前状態判定時点」と呼ぶ）からの、前輪２が路面から離れる回転方向（左側面視で時計回り方向Ｐ１）における車体６の角度の変化量を、ウィリー量として算出する。ウィリー量判定部１２は、前状態判定時点でウィリー量を所定の基準値に設定する。算出されるウィリー量は、ウィリー量の基準値に角度の変化量を加算した値となる。基準値は例えばゼロであり、その場合、角度の変化量そのものがウィリー量となる。

前状態判定時点からの角度の変化量の導出法、および変化量を求めるための具体的な構成は、どのようなものでもよい。例えば、ウィリー判定装置１０は、ピッチ角速度を検出するピッチレートセンサ３４を備えていてもよい。ピッチレートセンサ３４は、レートジャイロセンサであり、例えば、乗物１の重心付近に搭載される。ウィリー量算出部１３は、ピッチレートセンサ３４から検出値を所定サンプリングレートで入力し、入力された検出値を積算する。この積算は、上記基準値（例えば、ゼロ）を初期値として前状態判定時点に開始する。

角度の変化量を求めるため、レートジャイロ以外の慣性センサを用いてもよい。ウィリー判定装置１０は、ピッチレートセンサ３４に代えて、ピッチ角を検出するセンサ（積分ジャイロ）、またはピッチ角加速度を検出するセンサ（角加速度計）を備えてもよい。角加速度計の場合、上記基準値（例えば、ゼロ）を初期値として、所定サンプリングレートで入力される検出値を時間で二階積分することで、角度の変化量を求めることができる。積分ジャイロの場合、前状態判定時点での検出値を初期値とし、所定サンプリングレートで入力される検出値とこの初期値との差分をとれば、当該検出値が取得された時点での角度の変化量を求めることができる。

また、ウィリー判定装置１０が、リヤサスペンションのストロークを検出するセンサを備え、前状態判定時点からのセンサの検出値の変化量をウィリー量としてもよい。前輪２が浮き上がるとストロークが短くなるので、ストロークの変化量は車体６のピッチ角変化量として代用できる。

本実施形態に係るウィリー判定装置１０では、ウィリー前状態と判定された時点からの車体６の角度の変化量が、前輪２の路面からの車体６の浮上り量であるウィリー量として算出される。このため、ウィリー前状態と判定される前に生じていた車体の傾斜の影響を除外し、前輪２が路面からどの程度浮き上がっているのか、その大きさを精度よく推定できる。

この点詳説する。ウィリー量は車体６のピッチ角に基づき算出されるが、その算出を、ウィリー判定のための処理の第２段階で行っている。ウィリー量を算出する事前に第１段階の処理を実施して、ウィリー前状態でない状態からウィリー前状態へと移行したか否かを判定する。この判定は、その性質上、走行中であってウィリーが生じていない期間（すなわち、走行中の殆どの期間）、車輪２，３が路面に接地している状態で行われる。

仮に第１段階の処理をなくすと、車輪２，３が路面に接地して乗物１が走行している間、車体６のピッチ角を測定し続け、その測定値に基づき乗物１がウィリー状態であるか否かを判定することになる。ピッチレートセンサの検出値を積算してピッチ角を測定する場合は、走行中のピッチ角速度の履歴が測定値に累積されることになる。一方、車体６のピッチ角は、路面の勾配など、車輪２，３が路面から離れる以外の要因でも変化する。このため、ピッチ角の測定値は、ウィリー以外の要因で生じた車体のピッチ角速度の履歴も含み、ピッチ角の実際を正確に反映しない可能性がある。正確に反映していても、乗物が登坂し始めると、前輪２が路面から離れていなくてもウィリーが生じたかのような測定値を示すことになる。

仮に第２段階の処理をなくすと、車輪２，３の回転速度を主用または専用して、乗物１がウィリー状態にあるか否かを判定することになる。車輪２，３の回転速度は乗物１がウィリー状態であることと関係性を持つが、回転速度の数値から、ウィリーの程度を定量評価できるウィリー量を導き出すことは難しい。また、ウィリー状態にあるか否かは、車輪２，３が路面に接地している間に判定されるが、ウィリー時と特異な走行状況（例えば、後輪３に大きなスリップが発生している場合）とを、車輪２，３の挙動のみによって完全に峻別することは難しい。このため、車輪２，３の回転速度をパラメータとするウィリー判定には精度上限界がある。

一方で、車体６の傾きは車輪２，３の回転速度の外乱となりにくく、車輪２，３が路面から離れる以外の要因で車体が傾いても車輪２，３の回転速度の数値は乱されにくい。また、車体６のピッチ角の変化量は、短期間であれば、路面の摩擦係数の影響を受けることなく精度よく算出可能である。

そこで、本実施形態では、第１段階の判定処理が車輪２，３の回転速度に基づいて行われる。上記のとおり精度に限界はあるものの、その後にピッチ角を用いた第２段階の判定処理が控えている。そのため、第１段階の判定処理の精度は、第２段階の判定処理の開始契機を作るという意味では、多少の粗さを許容できる。この第１段階の判定処理では、ピッチ角を参照しない。これにより逆に、第１段階の判定処理の誤判定は低減する。

第２段階の判定処理では、第１段階の判定時点（前状態判定時点）からの車体６の角度の変化量を算出する。その算出値からは、当該判定時点までの路面の勾配変化など、ウィリー以外の要因による車体の傾斜の影響が除外される。例えば、登坂中にウィリー前状態になったと判定されても、その路面の勾配は基準値に吸収される。このため、第１段階の判定が終わった時点からの角度の変化量を精度よく算出できる。角度の変化量は、前輪２が路面からどの程度離れているのか端的かつ定量的に表す。このため、算出されたウィリー量に基づいて、ウィリーの程度を精度よく評価できる。

なお、ウィリー以外の走行状況であるのに、第２段階の判定処理が開始したとしても、ウィリー量はゼロ付近を推移することになる。そのウィリー量から、ウィリーが実は発生していない走行状況にあると判明でき、それにより第２段階の判定処理を終えて第１段階の判定処理をやり直すことができる。

このように、本実施形態によれば、走行中は常時車体６のピッチ角をパラメータに用いてウィリー状態を判定する場合や、車体６のピッチ角によらずウィリー状態を判定する場合と比べて、ウィリー量を精度よく算出でき、前輪２の路面からの浮上りを精度よく判定できる。

＜解除判定部＞
ウィリー量判定部１２の解除判定部１４は、乗物１がウィリー前状態であると判定された時点以降、乗物１のウィリー状態が解除されたか否かを判定する。ウィリー状態が解除されたと判定されると、ウィリー前状態判定部１１が、上記のとおり乗物１がウィリー前状態であるか否かの判定を開始する。一方、ウィリー量算出部１３は、ウィリー量の算出を終了する。

図５に示すように、解除判定部１４は、（１）対地速度と前輪２の周速度との差、（２）前輪２の回転加速度、および（３）駆動源４の出力といったパラメータに基づき、ウィリー状態の解除を判定する。これらパラメータ（１）〜（３）はウィリー前状態の判定にも利用されていたものである（図４および５を参照）。

解除判定部１４は、乗物１あるいは車輪２，３の速度、および駆動源４の出力に関する「速度出力条件」の成否と、車体６の傾斜に関する「傾斜条件」の成否とを判定する。速度出力条件と傾斜条件との両方が成立したときに、ウィリー状態が解除されたと判定する。

速度出力条件に関し、解除判定部１４は、対地速度と前輪２の周速度との差が第１解除閾値未満になったとの第１条件の成否を判定する。また、前輪２の回転加速度が第２解除閾値以上であるとの第２条件の成否を判定する。また、駆動源４の出力が第３解除閾値未満であるとの第３条件の成否を判定する。ウィリー前状態判定部１１とは逆で、第１〜第３条件のいずれか１つが成立すると、速度出力条件は成立する（図５中のＯＲ回路を参照）。第１解除閾値は第１開始閾値と同じ値でもよいし違う値でもよい。第２解除閾値と第２開始閾値との関係、第３解除閾値と第３開始閾値との関係も同様である。

傾斜条件に関し、解除判定部１４は、ウィリー量算出部１２で算出されているウィリー量が第１傾斜閾値未満になったとの第１傾斜条件の成否を判定する。また、ピッチレートセンサ３４により検出されている車体６のピッチ角速度が第２傾斜閾値未満になったとの第２傾斜条件の成否を判定する。第１および第２傾斜条件の両方が成立すると、傾斜条件が成立する。

車体６の傾斜も考慮してウィリー状態が解除されたか否かを判定するので、速度および出力のみから判定する場合と比べて、ウィリー状態の解除を精度よく判定できる。傾斜の考慮にあたり、ウィリー量算出部１２で算出されているウィリー量を用いている。ウィリー量は上記のとおり前輪２の路面からの浮上りを端的に定量的に表しており精度よく算出されるので、ウィリーの解除の判定精度も高くなる。

（ウィリー抑制制御実施可否判定、出力抑制部）
上記のとおりウィリー量判定装置１０によれば、ウィリーの程度を定量的に表すウィリー量を精度よく算出できる。算出されたウィリー量は、制御装置に出力される他に、車載のドライブレコーダー（図示せず）に記憶されてもよい。

ウィリー量は、駆動源４の出力を抑制するウィリー抑制制御の実施可否の判定、ウィリー抑制制御の実施中における出力抑制量の決定に利用されてもよい。この場合、図３に示すように、乗物１の制御系には、ウィリー抑制制御の実施可否を判定し、また、ウィリー抑制制御の実施中に出力調整機器８を制御して駆動源４の出力を抑制する出力抑制部２０が備わる。出力抑制部２０は、ＥＣＵ７にて実現される。

図２に示すように、浮上り（ウィリー）が解除されていないと判定されると、出力抑制部２０は、算出された浮上り量（ウィリー量）が抑制実施閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ２１）。抑制実施閾値以下であれば、出力抑制部２０は、ウィリー抑制目的で駆動源４の出力を自動的に抑制すべき状況には未だないとして、ウィリー抑制制御を実施せず（既にウィリー抑制制御を実施中であれば、ウィリー抑制制御を終了し（Ｓ２３））、浮上り量判定工程Ｓ１２（ウィリー量判定部１２による処理）を繰り返す。浮上り量（ウィリー量）が抑制実施閾値を超えていれば、出力抑制部２０は、ウィリー抑制制御を開始し（既にウィリー抑制制御を実施中であれば、ウィリー抑制制御を継続し）（Ｓ２２）、浮上り量判定工程Ｓ１２を繰り返す。ウィリー抑制制御の実施中に、ウィリー状態が解除されたと判定されると、出力抑制部２０は、ウィリー抑制制御を終了する（Ｓ２４）。車輪浮上り量判定方法では、このウィリー抑制制御の終了とともに、浮上り前状態判定工程Ｓ１１（ウィリー前状態判定部１１による処理）に戻り、浮上り量判定工程Ｓ１２が終了する。

なお、駆動源４が火花点火式エンジンの場合、出力抑制部２０は、駆動源４の出力抑制量を大きくするために、スロットルバルブの開度、燃料噴射量、燃料が噴射される気筒の数および／または点火プラグが作動する気筒の数を小さくし、かつ／または点火時期を遅角する。

ウィリー抑制制御では、ウィリー量が大きいと駆動源４の出力抑制量が大きくなるように出力調整機器８が制御される。また、乗物１がウィリー前状態であると判定された時点からの経過時間をタイマ２２で計り、その経過時間が長くなるほど駆動源４の出力抑制量が大きくなるように出力調整機器８が制御されてもよい。これにより、ウィリーの程度が大きくても、速やかにウィリーが解消される。また、ウィリーが長くなると、後輪３の周速度（対地速度）と前輪２の周速度との差が広がる。すると、着地時に前輪２の周速度がその差を埋めるように急上昇し、運転フィーリングが低下する。経過時間に応じて出力抑制量を変えることで、ウィリー時間が長くなるのを極力抑えることができ、運転フィーリングの低下を防ぐことができる。

出力抑制部２０は、ウィリー時以外の走行状況においても、駆動源４の出力を自動的に抑制すべき状況であれば、駆動源４の出力を抑制する。例えば、ＥＣＵ７は、駆動輪たる後輪３にスリップが生じているか否かを判定するスリップ判定部２３を備える。出力抑制部２０は、スリップ判定部２３により駆動輪がスリップしていると判定されると、駆動源４の出力を抑制するスリップ抑制制御を実施する。

前述のとおり、車輪２，３の挙動のみを参照する場合、ウィリー前状態と駆動輪たる後輪３のスリップとの完全な峻別が難しい。そのため、ウィリー前状態判定部１１により第１条件が成立したと判定されるとともに、スリップ判定部２３により駆動輪３にスリップが生じていると判定される可能性もある。この場合、ウィリー前状態判定部１１により第１〜第４条件の全てが成立すると判定される前に、あるいはそのように判定された後であってもウィリー量が抑制実施閾値に達したと判定される前に、スリップ抑制制御が実施されて駆動源４の出力を抑制し始めることができる。それにより、ウィリーが発生する可能性があっても、ウィリーの発生を抑える傾向とすることができる。

なお、スリップ抑制制御の実施中に、ウィリー抑制制御を実施する条件（例えば、ウィリー状態が解除されておらず、ウィリー量が抑制閾値以上であるとの条件）が成立した場合には、スリップ抑制制御を終了してウィリー抑制制御が実施される。すなわち、上記のように、ウィリー量やウィリー前状態と判定された時点以降の経過時間に基づいて駆動源４の出力抑制量が決定される。これにより、ウィリーの解消に焦点を当てた制御が実施され、ウィリーの解消を好適に実施できる。また、スリップ抑制制御においては、スリップの抑制に焦点を当てた制御を実施でき、スリップの解消を好適に実施できる。

［変形例］
これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は適宜変更可能である。

ウィリー前状態の判定におけるパラメータ（４）に関し、「駆動源４の出力」は、出力（またはこれに強い影響を与える他パラメータ）だけでなく、出力の変化でもよい。この場合、ウィリー前状態判定部１１は、センサ３３ａおよび／またはセンサ３３ｂからの検出値を所定サンプリングレートで入力し、入力された検出値の現在値および過去値（例えば、１回前の値）から、これら検出値の変化率（単位時間当たりの変化量）を求める。この変化率は出力の変化として代用可能である。ウィリー解除の判定における速度出力条件を構成するパラメータ（３）についても、同様である。

ウィリー解除の判定における速度出力条件は、上記の第１〜第３条件の他、対地加速度が第４解除閾値以上であるとの第４条件を含んでもよい。この場合、第１〜第４条件のいずれか１つが成立したとき、速度出力条件が成立してもよい。速度出力条件から、第１〜第３条件のうちいずれかの条件を省略してもよい。速度出力条件は複数の条件で構成されるが、速度出力条件が成立するのは、上記実施形態のように複数の条件のいずれか１つが成立したときでなく、複数の条件が同時に成立したときでもよい。

ウィリー前状態が、車輪２，３に作用するブレーキ力に基づいて判定されてもよい。この場合、ウィリー前状態判断部１１が、ブレーキ力が第５開始閾値未満であるとの第５条件の成否を判定し、第１〜第５条件全てが成立すると、乗物１がウィリー前状態であると判定する。ブレーキをかけることで車輪２，３がウィリー時と類似するような挙動を示したとしても、そのような状況をウィリー前状態に該当しないものとして精度よく判定できる。

車輪浮上り量判定方法を実施する装置として、対象を前輪に特化したウィリー判定装置を例示したが、後輪を対象としてジャックナイフ前状態を判定し、ジャックナイフ量を算出し、ジャックナイフ状態の解除を判定する装置も、上記ウィリー判定装置と同様にして実現可能である。

自動二輪車は好適な一例ではあるが、本発明は自動二輪車以外の乗物にも適用可能である。

１ 乗物
２ 前輪
３ 後輪
４ 駆動源
６ 車体
１０ ウィリー判定装置
１１ ウィリー前状態判定部
１２ ウィリー量判定部
１３ ウィリー量算出部
１４ 解除判定部
２０ 出力抑制部

Claims (10)

1. 路面に対する車体速度と前輪の周速度とを比較して、乗物がウィリー前状態であるか否かを判定するウィリー前状態判定部と、
   前記ウィリー前状態と判定された時点からの、前記前輪が前記路面から離れていく回転方向における前記車体の角度変化量を、前記路面に対する前記前輪の浮上り量であるウィリー量として算出するウィリー量判定部と、を備える、ウィリー判定装置。
2. 前記ウィリー前状態判定部は、後輪の周速度に基づいて前記路面に対する前記車体速度を推定する、請求項１に記載のウィリー判定装置。
3. 前記ウィリー前状態判定部は、前記路面に対する車体加速度に基づいて前記ウィリー前状態を判定する、請求項１または２に記載のウィリー判定装置。
4. 前記後輪が前記駆動源からの動力で駆動され、
   前記ウィリー前状態判定部は、前記駆動源の出力に基づいて前記ウィリー前状態を判定する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウィリー判定装置。
5. 前記ウィリー前状態判定部は、前記路面に対する前記車体速度と前記前輪の周速度との差を、前記車体速度ごとに設定される閾値と比較することで、前記ウィリー前状態を判定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のウィリー判定装置。
6. 前記ウィリー前状態判定部は、前記前輪の回転加速度に基づいて前記ウィリー前状態を判定する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウィリー判定装置。
7. 前記ウィリー量判定部は、前記ウィリー量に基づいてウィリー状態になったか否かを判断し、
   前記ウィリー量判定部は、前記前輪の回転速度および前記ウィリー量に基づいて、前記ウィリー状態が解除されたか否かを判断する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のウィリー判定装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のウィリー判定装置と、
   走行のための動力を発生する駆動源と、
   前記ウィリー量が所定値以上になると、前記駆動源で発生される出力を抑制するウィリー抑制制御を実行する出力抑制部と、を備える、乗物。
9. 前記出力抑制部は、前記路面に対する前記車体速度と前記前輪の周速度とに基づいて、前記路面に対する前記前輪のすべりを抑制するために前記駆動源で発生される前記動力を抑制するスリップ抑制制御を実行し、
   前記スリップ抑制制御の実行中に前記ウィリー抑制制御を実行する条件を充たすと、前記スリップ抑制制御を終了して前記ウィリー抑制制御を実行する、請求項８に記載の乗物。
10. 乗物に備わる前輪および後輪のうち一方の車輪の路面からの浮上り量を判定する車輪浮上り量判定方法であって、
    前記路面に対する車体速度と前記一方の車輪の周速度とを比較して、前記一方の車輪の浮上り前状態を判定する浮上り前状態判定工程と、
    前記浮上り前状態と判定された時点からの、前記一方の車輪が前記路面から離れる回転方向における前記車体の角度の変化量を、前記路面に対する前記一方の車輪の浮上り量である車輪浮上り量として算出する浮上り量判定工程と、を備える、車輪浮上り量判定方法。

Images