JP2019098778A - 車両安定制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗することに起因する車両安定制御の不必要な早期作動を抑制すること。【解決手段】車両安定制御装置は、目標ヨーレートと実ヨーレートに基づいてアンダーステア度を算出し、アンダーステア度が第1作動閾値を超えた場合に、車両安定制御を作動させる。また、アンダーステア度が第2作動閾値を超えた場合、車両安定制御装置は、リア内輪に制動力を印加するリアブレーキ制御を作動させる。車両安定制御装置は、フロントタイヤの摩耗度、あるいは、フロントタイヤとリアタイヤとの間の摩耗度の差である摩耗度パラメータを算出する。摩耗度パラメータが閾値を超えたことに応答して、車両安定制御装置は、第2作動閾値をデフォルト値及び第1作動閾値よりも小さい調整値に変更し、リア摩耗を促進する。【選択図】図8

Description

本発明は、タイヤの摩耗を考慮して車両安定制御を行う車両安定制御装置に関する。
車両安定制御は、車両の旋回時に、横滑りやスピンを抑えて、車両挙動を安定化させる機能である。より詳細には、車速と舵角に応じた目標ヨーレートが算出される。また、ヨーレートセンサによって実ヨーレートが検出される。それら目標ヨーレートと実ヨーレートとの間の偏差に基づいて、アンダーステア傾向あるいはオーバーステア傾向が検出される。アンダーステア傾向あるいはオーバーステア傾向が一定レベルを超えると、車両安定制御が作動する。車両安定制御では、車両挙動を安定化させるために、各車輪の制動力及び/あるいは駆動力が適切に制御される。
特許文献1は、タイヤの摩耗状態を検知する摩耗状態検知装置を開示している。摩耗状態検知装置は、各タイヤの回転速度に基づいて、車速、車両加速度、及び各タイヤのスリップ比を算出する。続いて、摩耗状態検知装置は、車両加速度とスリップ比との1次回帰係数及び相関係数を算出する。更に、摩耗状態検知装置は、相関係数が所定値以上の場合の1次回帰係数を蓄積し、蓄積した所定数の1次回帰係数の平均値を算出する。そして、摩耗状態検知装置は、算出された1次回帰係数の平均値に基づいて、タイヤの摩耗状態を検知する。
特許文献2は、走行中の車両のタイヤ径を推定し、推定タイヤ径に基づいてタイヤの摩耗状態を検知する方法を開示している。当該方法によれば、車両に搭載されたGPS(Global Positioning System)を用いることにより、車両の絶対速度が算出される。そして、車両の絶対速度とタイヤの回転角速度とに基づいて、タイヤ径が算出される。
特開2002−221527号公報 特開2008−247126号公報
一般的な車両では、フロント側がリア側よりも重いため、フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗する。フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗すると、フロントタイヤのコーナリングパワーが相対的に低下し、車両のステア特性はアンダーステア側にシフトする。
その一方で、目標ヨーレートの算出式は、タイヤが摩耗する前の初期状態におけるステア特性に基づいて設定される。よって、フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗すると、算出される目標ヨーレートは、実際のステア特性から乖離し、実ヨーレートよりも高くなる。その結果、車両安定制御が、不必要に早く作動してしまう可能性がある。つまり、実際には車両安定制御が必要ではないのに、車両安定制御が不必要に作動してしまう可能性がある。このことは、車両安定制御に対する信頼の低下を招き、好ましくない。
本発明の1つの目的は、フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗することに起因する車両安定制御の不必要な早期作動を抑制することができる技術を提供することにある。
第1の発明は、フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗する車両に搭載される車両安定制御装置を提供する。
前記車両安定制御装置は、車両安定制御処理及び摩耗調整処理を行う制御装置を備える。
前記車両安定制御処理は、
車速及び舵角に応じた目標ヨーレートを算出する処理と、
前記目標ヨーレートが実ヨーレートより高くなるほど大きくなるアンダーステア度を算出する処理と、
前記アンダーステア度が第1作動閾値を超えた場合に、各車輪の制動力と駆動力の少なくとも一方を制御して車両挙動を安定化させる処理と
を含む。
前記摩耗調整処理は、
前記アンダーステア度が第2作動閾値を超えた場合に、リア内輪に制動力を印加するリアブレーキ制御と、
前記フロントタイヤの摩耗度、あるいは、前記フロントタイヤと前記リアタイヤとの間の摩耗度の差である摩耗度パラメータを算出する摩耗度算出処理と、
前記摩耗度パラメータが第1摩耗閾値を超えたことに応答して、前記第2作動閾値をデフォルト値及び前記第1作動閾値よりも小さい調整値に変更するリア摩耗促進処理と
を含む。
第2の発明は、第1の発明において、更に次の特徴を有する。
前記摩耗調整処理は、更に、前記摩耗度パラメータが前記第1摩耗閾値より小さい第2摩耗閾値を下回ったことに応答して、前記第2作動閾値を前記デフォルト値に戻す復帰処理を含む。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、更に次の特徴を有する。
前記リアブレーキ制御において前記リア内輪に印加される前記制動力の制御量は、リアブレーキ制御量である。
前記制御装置は、前記第2作動閾値が前記調整値である場合の前記リアブレーキ制御量を、前記第2作動閾値が前記デフォルト値である場合の前記リアブレーキ制御量よりも小さく設定する。
第4の発明は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、更に次の特徴を有する。
前記摩耗度算出処理は、
前記フロントタイヤのスリップ比と車両加速度との関係を表す直線の傾きをフロントタイヤ係数として算出する処理と、
前記フロントタイヤ係数の初期値を初期フロントタイヤ係数として保持する処理と、
前記初期フロントタイヤ係数からの前記フロントタイヤ係数の変動量を、前記フロントタイヤの前記摩耗度を表す前記摩耗度パラメータとして算出する処理と
を含む。
第5の発明は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、更に次の特徴を有する。
前記摩耗度算出処理は、
前記フロントタイヤのスリップ比と車両加速度との関係を表す直線の傾きをフロントタイヤ係数として算出する処理と、
前記リアタイヤのスリップ比と前記車両加速度との関係を表す直線の傾きをリアタイヤ係数として算出する処理と、
前記フロントタイヤ係数の初期値を初期フロントタイヤ係数として保持する処理と、
前記リアタイヤ係数の初期値を初期リアタイヤ係数として保持する処理と、
前記初期フロントタイヤ係数からの前記フロントタイヤ係数の変動量を前記フロントタイヤの前記摩耗度とし、前記初期リアタイヤ係数からの前記リアタイヤ係数の変動量を前記リアタイヤの前記摩耗度として、前記フロントタイヤと前記リアタイヤとの間の前記摩耗度の差を表す前記摩耗度パラメータを算出する処理と
を含む。
摩耗度パラメータが増加すると、算出される目標ヨーレートが、実際のステア特性から乖離し、実ヨーレートよりも高くなる。このことが、車両安定制御の不必要な早期作動の原因となる。本発明によれば、摩耗度パラメータが第1摩耗閾値を超えたことに応答して、リアブレーキ制御のための第2作動閾値が、デフォルト値から調整値に変更される。調整値は、デフォルト値及び車両安定制御のための第1作動閾値よりも小さい。これにより、リアブレーキ制御が作動する頻度が高くなり、リアタイヤの摩耗が効果的に促進される。リアタイヤの摩耗が促進されると、フロントタイヤとリアタイヤとの間の摩耗度の差が減少し、摩耗度パラメータが減少する。その結果、車両安定制御の不必要な早期作動が抑制される。
本発明の実施の形態に係る車両のステア特性に対するタイヤ摩耗の影響を説明するための概念図である。 摩耗度パラメータ、目標ヨーレート、及び実ヨーレートの間の関係を示す概念図である。 車両安定制御の作動を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係るリアブレーキ制御を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係るリアブレーキ制御の作動を説明するための概念図である。 タイヤ特性の摩耗度に対する依存性を説明するための概念図である。 タイヤ特性のタイヤ種類に対する依存性を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理におけるリア摩耗促進処理を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理におけるリア摩耗促進処理の効果を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態におけるリア摩耗促進期間におけるパラメータ設定例を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両安定制御装置の構成例を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理の第1の例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理の第2の例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理の第3の例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る摩耗調整処理の第4の例を示すフローチャートである。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
1.概要
図1は、本実施の形態に係る車両1のステア特性(旋回性能)に対するタイヤ摩耗の影響を説明するための概念図である。車両1は、タイヤ10を備えている。タイヤ10は、フロント側のフロントタイヤ10Fとリア側のリアタイヤ10Rを含んでいる。車両1では、フロント側がリア側よりも重いため、フロントタイヤ10Fがリアタイヤ10Rよりも早く摩耗する。フロントタイヤ10Fがリアタイヤ10Rよりも早く摩耗すると、フロントタイヤ10Fのコーナリングパワーが相対的に低下し、車両1のステア特性はアンダーステア側にシフトする。
このようなタイヤ摩耗に起因するステア特性の変化は、「車両安定制御(VSC; Vehicle Stability Control)」に影響を与える。
車両安定制御は、車両1の旋回時に、横滑りやスピンを抑えて、車両挙動を安定化させる機能である。より詳細には、車速と舵角に応じた目標ヨーレートYr_stが算出される。また、ヨーレートセンサによって実ヨーレートYrが検出される。それら目標ヨーレートYr_stと実ヨーレートYrとの差は、ヨーレート偏差ΔYr1である。そのヨーレート偏差ΔYr1に基づいて、アンダーステア傾向あるいはオーバーステア傾向が検出される。例えば、実ヨーレートYrが目標ヨーレートYr_stよりも低い場合、それはアンダーステア傾向を表す。アンダーステア傾向あるいはオーバーステア傾向が一定レベルを超えると、車両安定制御が作動する。車両安定制御では、車両挙動を安定化させるために、各車輪の制動力及び/あるいは駆動力が適切に制御される。
ここで、目標ヨーレートYr_stの算出式は、タイヤ10が摩耗する前の初期状態におけるステア特性に基づいて設定される。例えば、フロントタイヤ10Fとリアタイヤ10Rが同一特性を有するという条件の下で、目標ヨーレートYr_stの算出式は設定される。よって、フロントタイヤ10Fがリアタイヤ10Rよりも早く摩耗すると、算出される目標ヨーレートYr_stは、実際のステア特性から乖離してしまう。具体的には、図1で示されたように実際のステア特性がアンダーステア側にシフトするため、目標ヨーレートYr_stは、実際のステア特性を反映した実ヨーレートYrよりも高くなる。
図2は、摩耗度パラメータWP、目標ヨーレートYr_st、及び実ヨーレートYrの間の関係を示す概念図である。
「摩耗度パラメータWP」は、フロントタイヤ10Fとリアタイヤ10Rとの間の摩耗度の差を反映したパラメータである。フロントタイヤ10Fの摩耗度は、以下「フロント摩耗度Wf」と呼ばれる。リアタイヤ10Rの摩耗度は、以下「リア摩耗度Wr」と呼ばれる。フロントタイヤ10Fはリアタイヤ10Rよりも早く摩耗するため、フロント摩耗度Wfはリア摩耗度Wrよりも大きい(Wf>Wr)。摩耗度パラメータWPは、フロント摩耗度Wfとリア摩耗度Wrとの差(Wf−Wr)そのものであってもよいし、あるいは、フロント摩耗度Wfであってもよい。Wf>Wrである以上、「Wf−Wr」と「Wf」との間には正の相関関係があるからである。いずれにせよ、タイヤ10が交換されないまま車両1が走行し続けると、摩耗度パラメータWPは増加していく。
図2において、目標ヨーレートYr_stは、一定の算出条件(車速及び舵角)の下で算出されている。目標ヨーレートYr_stの算出式においてタイヤ摩耗が考慮されない場合、算出される目標ヨーレートYr_stは、摩耗度パラメータWPに依らず一定である。タイヤ10が摩耗する前の初期状態では、目標ヨーレートYr_stは実ヨーレートYrと整合している。
しかしながら、摩耗度パラメータWPが増加していくと、上述の通り、実際のステア特性はアンダーステア側にシフトする、すなわち、実ヨーレートYrは減少する。その結果、目標ヨーレートYr_stは実ヨーレートYrよりも高くなり、ヨーレート偏差ΔYr1が増加する。このヨーレート偏差ΔYr1は、目標ヨーレートYr_stの実情からの乖離に起因するものであり、車両旋回時の不安定挙動に起因するものではない。従って、車両安定制御が、不必要に早く作動してしまう可能性がある。つまり、実際には車両安定制御が必要ではないのに、車両安定制御が不必要に作動してしまう可能性がある。このことは、車両安定制御に対する信頼の低下を招き、好ましくない。
そこで、本実施の形態によれば、車両安定制御の不必要な早期作動を抑制するために、「摩耗調整処理」が実施される。摩耗調整処理では、摩耗度パラメータWPが算出(推定)され、モニタされる。そして、摩耗度パラメータWPが一定レベルを超えた場合、リアタイヤ10Rの摩耗を促進させる「リア摩耗促進処理」が実施される。リアタイヤ10Rの摩耗が促進されると、フロントタイヤ10Fとリアタイヤ10Rとの間の摩耗度の差が減少し、摩耗度パラメータWPが減少する。これにより、フロントタイヤ10Fがリアタイヤ10Rよりも早く摩耗することに起因する車両安定制御の不必要な早期作動を抑制することが可能となる。
以下、本実施の形態に係る車両安定制御処理及び摩耗調整処理について、より詳しく説明する。
2.車両安定制御処理
まず、本実施の形態における車両安定制御処理について説明する。目標ヨーレートYr_st及びヨーレート偏差ΔYr1は、それぞれ、次の式(1)、(2)で表される。
Figure 2019098778
Figure 2019098778
ここで、Vは車速、Stは舵角、nはステアギヤ比、lはホイールベース、Khはスタビリティファクタである。スタビリティファクタKhは、車両1のステア特性を表すパラメータであり、予め決定される。ヨーレート偏差ΔYr1の舵角換算値DVは、次の式(3)で表される。
Figure 2019098778
舵角Stやヨーレートの符号は、旋回方向の左右に依って異なる。舵角換算値DVにその符号を掛けたものは、「ドリフトステート」である。ドリフトステートが正値の場合、それはアンダーステア傾向を表す。一方、ドリフトステートが負値の場合、それはオーバーステア傾向を表す。本実施の形態では、ドリフトステートが正値となる場合に特に着目する。その意味で、ドリフトステートは、以下、アンダーステア傾向の強さを示す「アンダーステア度DUS」と呼ばれる。目標ヨーレートYr_stが実ヨーレートYrより高くなるほど、つまり、ヨーレート偏差ΔYr1が大きくなるほど、アンダーステア度DUSも大きくなる。
図3は、車両安定制御の作動を説明するための概念図である。縦軸はアンダーステア度DUSを表し、横軸は横加速度Gyを表している。図3に示される例では、横加速度Gyが高くなるにつれて、アンダーステア度DUSが大きくなる。車両安定制御のための作動閾値は、以下「第1作動閾値DUSth」と呼ばれる。すなわち、アンダーステア度DUSが第1作動閾値DUSthを超えた場合、車両安定制御が作動する。車両安定制御では、車両挙動を安定化させるために、各車輪の制動力及び/あるいは駆動力が適切に制御される。
図3において、車両安定制御が作動するときの横加速度Gyは、作動点PAで表されている。タイヤ10が摩耗する前の初期状態における作動点PAは、初期作動点PA0である。上述の通り、摩耗度パラメータWPが増加すると、目標ヨーレートYr_stは、実際のステア特性を反映した実ヨーレートYrよりも高くなり、ヨーレート偏差ΔYr1が増加する(図2参照)。ヨーレート偏差ΔYr1が増加するとアンダーステア度DUSも増加するため、車両安定制御がより作動しやすくなる。これが、車両安定制御の不必要な早期作動である。特に、作動点PAが許容作動ラインより早くなることは好ましくない。
そこで、本実施の形態によれば、車両安定制御の不必要な早期作動を抑制するために、摩耗調整処理が実施される。
3.摩耗調整処理
3−1.リアブレーキ制御
まず、図4を参照して、本実施の形態に係る摩耗調整処理において利用される「リアブレーキ制御」について説明する。リアブレーキ制御は、車両1の旋回時に旋回をアシストする機能である。具体的には、車両1の旋回状態がアンダーステア傾向にあるとき、リアブレーキ制御は、リア内輪10RIに制動力を印加することによって、車両旋回をアシストする方向のアシストヨーモーメントYMAを発生させる。このアシストヨーモーメントYMAによって、車両1は所望の方向に曲がりやすくなる。
図5は、リアブレーキ制御の作動を説明するための概念図である。図5のフォーマットは、既出の図3と同じである。リアブレーキ制御のための作動閾値は、以下「第2作動閾値DUSbr」と呼ばれる。すなわち、アンダーステア度DUSが第2作動閾値DUSbrを超えた場合、リアブレーキ制御が作動する。リアブレーキ制御では、アシストヨーモーメントYMAを発生させるために、リア内輪10RIに制動力が印加される。
後述されるように、リアブレーキ制御のための第2作動閾値DUSbrは、一定ではなく、変更可能である。第2作動閾値DUSbrのデフォルト値は、以下「DUSbr1」で表される。例えば、デフォルト値DUSbr1は、上記の車両安定制御のための第1作動閾値DUSthと同じであってもよい。
リアブレーキ制御は上記の車両安定制御と類似しているが、リアブレーキ制御では駆動力及びフロントタイヤ10Fの制動力の制御は行われない。本実施の形態では、リアブレーキ制御と車両安定制御とは別物として扱われる。
3−2.摩耗度算出処理
次に、摩耗度パラメータWPの算出(推定)について説明する。上述の通り、摩耗度パラメータWPは、フロント摩耗度Wfとリア摩耗度Wrとの差(Wf−Wr)、あるいは、フロント摩耗度Wfである。
図6は、タイヤ特性の摩耗度に対する依存性を説明するための概念図である。横軸は、あるタイヤ10のスリップ比Sを表し、縦軸は、車両1の加速度である車両加速度Aを表している。スリップ比Sがさほど高くない領域においては、車両加速度Aは、スリップ比Sにほぼ比例する。そのようなスリップ比Sと車両加速度Aとの関係を表す直線の傾きは、以下「タイヤ係数」と呼ばれる。
図6に示されるように、タイヤ係数は、摩耗度依存性を有する。具体的には、タイヤ10の摩耗度が増加するにつれて、タイヤ係数は大きくなる。従って、初期状態からのタイヤ係数の相対変化に基づいて、タイヤ10の摩耗度を推定することができる。
フロント摩耗度Wfの算出は、次の通りである。フロントタイヤ10Fのスリップ比Sfと車両加速度Aとの関係を表す直線の傾きが、「フロントタイヤ係数Kf」として算出される。初期状態におけるフロントタイヤ係数Kf、つまり、フロントタイヤ係数Kfの初期値は、「初期フロントタイヤ係数KfM」である。そして、初期フロントタイヤ係数KfMからのフロントタイヤ係数Kfの変動量が、フロント摩耗度Wfとして算出される。
リア摩耗度Wrの算出は、次の通りである。リアタイヤ10Rのスリップ比Srと車両加速度Aとの関係を表す直線の傾きが、「リアタイヤ係数Kr」として算出される。初期状態におけるリアタイヤ係数Kr、つまり、リアタイヤ係数Krの初期値は、「初期リアタイヤ係数KrM」である。そして、初期リアタイヤ係数KrMからのリアタイヤ係数Krの変動量が、リア摩耗度Wrとして算出される。
このように、本実施の形態によれば、初期値に対するタイヤ係数の相対変化量に基づいて摩耗度が算出される。この手法の利点を説明するために、比較例として、上記の特許文献1(特開2002−221527号公報)に開示されている手法を考える。
比較例によれば、タイヤ係数の大きさだけを参照して摩耗度が推定される。しかしながら、図7に示されるように、タイヤ係数の大きさは、摩耗度だけでなく、タイヤの種類にも依存する。従って、タイヤ係数の大きさは、必ずしも正確に摩耗度を反映していない。タイヤ係数の大きさだけから摩耗度を正確に推定することはできないのである。
一方、初期値に対するタイヤ係数の相対変化量は、タイヤの種類に依らず、ほぼ同じである。従って、本実施の形態に係る手法は、タイヤの種類に依らず、摩耗度を高精度に推定することが可能である。
3−3.リア摩耗促進処理及び復帰処理
上述の通り、摩耗度パラメータWPが増加すると、目標ヨーレートYr_stが、実際のステア特性から乖離し、実ヨーレートYrよりも高くなる。このことが、車両安定制御が不必要な早期作動の原因となる(図3参照)。そこで、上記の摩耗度算出処理によって得られた摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1を超えると、摩耗度パラメータWPを減少させるために「リア摩耗促進処理」が開始される。
図8は、本実施の形態に係るリア摩耗促進処理を説明するための概念図である。図8のフォーマットは、既出の図5と同じである。摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1を超えたことに応答して、リアブレーキ制御のための第2作動閾値DUSbrが、デフォルト値DUSbr1から「調整値DUSbr2」に変更される。調整値DUSbr2は、デフォルト値DUSbr1及び第1作動閾値DUSthのいずれよりも小さい。
第2作動閾値DUSbrがデフォルト値DUSbr1よりも小さい調整値DUSbr2に減少するため、リアブレーキ制御がより作動しやすくなる。言い換えれば、リアブレーキ制御が作動する頻度が高くなる。また、調整値DUSbr2は第1作動閾値DUSthよりも小さいため、車両安定制御が作動する前に、まずリアブレーキ制御が作動する。これらのことから、リアタイヤ10Rの摩耗が効果的に促進される。リアタイヤ10Rの摩耗が促進されると、フロントタイヤ10Fとリアタイヤ10Rとの間の摩耗度の差が減少し、摩耗度パラメータWPが減少する。その結果、図9に示されるように、作動点PAが遅くなる。すなわち、車両安定制御の不必要な早期作動を抑制することが可能となる。
図10は、本実施の形態に係る摩耗調整処理を説明するためのタイミングチャートである。横軸は走行時間を表し、縦軸は摩耗度パラメータWPを表している。初期状態において、摩耗度パラメータWPはゼロである。走行時間が増加するにつれ、摩耗度パラメータWPが増加する。
時刻t1において、摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1を超える。摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1を超えたことに応答して、リア摩耗促進処理が開始する。リア摩耗促進処理では、第2作動閾値DUSbrが、デフォルト値DUSbr1よりも小さい調整値DUSbr2に低下する。その結果、摩耗度パラメータWPの増加が抑えられ、摩耗度パラメータWPが徐々に減少する。
その後、時刻t2において、摩耗度パラメータWPが第2摩耗閾値Wth2を下回る。第2摩耗閾値Wth2は、第1摩耗閾値Wth1よりも小さい(Wth1>Wth2)。摩耗度パラメータWPが第2摩耗閾値Wth2を下回ったことに応答して、リア摩耗促進処理は終了し、第2作動閾値DUSbrは調整値DUSbr2からデフォルト値DUSbr1に戻される。この処理は、以下「復帰処理」と呼ばれる。復帰処理が行われることにより、リアタイヤ10Rが必要以上に摩耗してリア摩耗度Wrがフロント摩耗度Wfを超えてしまうことが防止される。
尚、図10中のWPlimは、摩耗度パラメータWPの許容上限値を表している。例えば、許容上限値WPlimは、図3に示される車両安定制御の許容作動ラインに相当する値である。上記の第1摩耗閾値Wth1及び第2摩耗閾値Wth2は、許容上限値WPlimよりも小さい。
図10中の時刻t1から時刻t2までの期間は、「リア摩耗促進期間」である。上述の通り、リア摩耗促進期間では、リアブレーキ制御が作動する頻度が高くなる。リアブレーキ制御の頻繁な介入は、ドライバに違和感を抱かせる可能性がある。そのような違和感を軽減するためには、リア摩耗促進期間におけるリアブレーキ制御の強さを、通常よりも弱くすることが好適である。
図11は、リア摩耗促進期間におけるパラメータ設定例を説明するためのタイミングチャートである。リア摩耗促進期間以外の期間において、第2作動閾値DUSbrは、デフォルト値DUSbr1に設定される。リア摩耗促進期間において、第2作動閾値DUSbrは、デフォルト値DUSbr1よりも小さい調整値DUSbr2に設定される。尚、車両安定制御のための第1作動閾値DUSthは、リア摩耗促進期間にかかわらず一定である。
ここで、リアブレーキ制御における「リアブレーキ制御量BRr」について考える。リアブレーキ制御量BRrは、リアブレーキ制御においてリア内輪10RIに印加される制動力の制御量である。リア摩耗促進期間以外の期間におけるリアブレーキ制御量BRrは、通常値BRr1である。一方、リア摩耗促進期間におけるリアブレーキ制御量BRrは、通常値BRr1よりも小さい抑制値BRr2に設定される。リア摩耗促進期間におけるリアブレーキ制御量BRrを通常よりも抑えることによって、リアブレーキ制御の頻繁な介入に起因する違和感を軽減することが可能となる。
4.車両安定制御装置
4−1.構成例
図12は、本実施の形態に係る車両安定制御装置100の構成例を概略的に示すブロック図である。車両安定制御装置100は、車両1に搭載され、上述の車両安定制御処理及び摩耗調整処理を行う。車両安定制御装置100は、制御装置110、記憶装置120、駆動装置130、制動装置140、及びセンサ群150を備えている。
制御装置110は、車両1の走行を制御する。典型的には、制御装置110は、プロセッサ及び記憶装置120を備えるマイクロコンピュータである。制御装置110は、ECU(Electronic Control Unit)とも呼ばれる。記憶装置120には、制御プログラムが格納される。プロセッサが記憶装置120に格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置110による各種処理が実現される。制御装置110による各種処理は、上述の車両安定制御処理及び摩耗調整処理を含む。
記憶装置120には、制御装置110による処理に用いられる各種パラメータも格納される。各種パラメータは、各種閾値を含む。各種閾値は、リアブレーキ制御のための第2作動閾値DUSbrのデフォルト値DUSbr1及び調整値DUSbr2を含む。制御装置110は、制御に必要なパラメータを記憶装置120から読み出して使用する。
駆動装置130は、各タイヤ10(車輪)に駆動力を印加する。駆動装置130としては、エンジン、電動機、インホイールモータ等が例示される。
制動装置140は、各タイヤ10に制動力を印加する。制動装置140は、ブレーキアクチュエータを含んでおり、タイヤ10毎に制動力を個別に制御可能である。
センサ群150は、車両1の走行状態を検出する。例えば、センサ群150は、車輪速センサ151、車速センサ152、舵角センサ153、ヨーレートセンサ154、及び横Gセンサ155を含んでいる。車輪速センサ151は、各車輪に設けられており、各車輪の車輪速Vwを検出する。車速センサ152は、車速Vを検出する。舵角センサ153は、舵角Stを検出する。ヨーレートセンサ154は、実ヨーレートYrを検出する。横Gセンサ155は、横加速度Gyを検出する。センサ群150は、検出情報を制御装置110に送る。
4−2.車両安定制御処理
制御装置110は、車両安定制御処理を行う。具体的には、制御装置110は、目標ヨーレートYr_stを算出する。上記式(1)に示されるように、目標ヨーレートYr_stは、車速V及び舵角Stの関数として与えられる。車速Vは、車速センサ152により検出される。あるいは、車速Vは、車輪速センサ151により検出される各車輪の車輪速Vwから算出されてもよい。舵角Stは、舵角センサ153により検出される。
また、制御装置110は、アンダーステア度DUSを算出する(上記式(2)、(3)参照)。実ヨーレートYrは、ヨーレートセンサ154により検出される。アンダーステア度DUSは、目標ヨーレートYr_stが実ヨーレートYrより高くなるほど大きくなる。
アンダーステア度DUSが第1作動閾値DUSthを超えた場合、制御装置110は、車両安定制御を作動させる。車両安定制御において、制御装置110は、各車輪の制動力と駆動力の少なくとも一方を制御して、車両挙動を安定化させる。制動力の制御は、制動装置140を通して行われる。駆動力の制御は、駆動装置130を通して行われる。車両安定制御は周知技術であるため、その詳細な説明は割愛する。
4−3.摩耗調整処理
制御装置110は、摩耗調整処理を行う。具体的には、制御装置110は、アンダーステア度DUSを算出する(上記式(2)、(3)参照)。そして、アンダーステア度DUSが第2作動閾値DUSbrを超えた場合、制御装置110は、リアブレーキ制御を作動させる。第2作動閾値DUSbrの設定値は、記憶装置120に格納されている。リアブレーキ制御において、制御装置110は、リア内輪10RIに制動力を印加することによって、アシストヨーモーメントYMAを発生させる(図4参照)。制動力の制御は、制動装置140を通して行われる。
また、制御装置110は、摩耗度パラメータWPを算出する摩耗度算出処理を行う。摩耗度パラメータWPは、フロント摩耗度Wfとリア摩耗度Wrとの差(Wf−Wr)、あるいは、フロント摩耗度Wfである。
例えば、制御装置110は、タイヤ係数に基づいて各摩耗度を算出する。上述の通り、タイヤ係数は、タイヤ10のスリップ比Sと車両加速度Aとの関係を表す直線の傾きである。スリップ比Sは、車速Vと車輪速Vwから算出される。車両加速度Aは、車速Vから算出される。
フロント摩耗度Wfの算出は、次の通りである。制御装置110は、フロントタイヤ10Fのスリップ比Sfと車両加速度Aとの関係を表す直線の傾きを、フロントタイヤ係数Kfとして算出する。制御装置110は、フロントタイヤ係数Kfの初期値を初期フロントタイヤ係数KfMとして記憶装置120に保持する。そして、制御装置110は、初期フロントタイヤ係数KfMからのフロントタイヤ係数Kfの変動量を、フロント摩耗度Wfとして算出する。
リア摩耗度Wrの算出は、次の通りである。制御装置110は、リアタイヤ10Rのスリップ比Srと車両加速度Aとの関係を表す直線の傾きを、リアタイヤ係数Krとして算出する。制御装置110は、リアタイヤ係数Krの初期値を初期リアタイヤ係数KrMとして記憶装置120に保持する。そして、制御装置110は、初期リアタイヤ係数KrMからのリアタイヤ係数Krの変動量を、リア摩耗度Wrとして算出する。
算出した摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1を超えたことに応答して、制御装置110は、リア摩耗促進処理を開始する。具体的には、制御装置110は、リアブレーキ制御のための第2作動閾値DUSbrを、調整値DUSbr2に変更する(図10参照)。調整値DUSbr2は、記憶装置120に格納されている。
また、算出した摩耗度パラメータWPが第2摩耗閾値Wth2を下回ったことに応答して、制御装置110は、復帰処理を行う。具体的には、制御装置110は、リアブレーキ制御のための第2作動閾値DUSbrを、デフォルト値DUSbr1に戻す(図10参照)。デフォルト値DUSbr1は、記憶装置120に格納されている。
以下、制御装置110による摩耗調整処理の処理フローの様々な例を説明する。
5.摩耗調整処理の処理フローの様々な例
5−1.第1の例
第1の例では、摩耗度パラメータWPは、フロントタイヤ10Fのフロント摩耗度Wfである。フロント摩耗度Wfだけを用いる場合、制御装置110の計算負荷が軽減されるという効果が得られる。
図13は、第1の例を示すフローチャートである。図13に示される処理フローは、一定期間毎に繰り返し実行される。
以下に説明される処理フローにおいて、パラメータFは、初期化後に算出されたタイヤ係数の有無を示す状態フラグである。状態フラグFが「0」の場合、初期化後に算出されたタイヤ係数は無い。状態フラグFが「1」の場合、初期化後に算出されたタイヤ係数が有る。前回状態フラグFPは、状態フラグFの前回値である。本例では、車両1の組み立てラインにおいて、状態フラグF及び前回状態フラグFPは共に「0」に初期化される。また、タイヤ交換時及びタイヤローテーション時に、状態フラグF及び前回状態フラグFPは、ダイアグツール等を用いることによって人為的に「0」に初期化される。イグニッションOFF後も、状態フラグF及び前回状態フラグFPは記憶される。
ステップS100において、制御装置110は、フロントタイヤ係数Kfを算出し、記憶装置120に保持する。具体的には、ステップS110において、制御装置110は、車両加速度A(T)及びフロントタイヤ10Fのスリップ比Sf(T)を算出する。ここで、Tはカウンタであり、その初期値は「0」である。
ステップS120において、制御装置110は、スリップ比Sf(T)が算出許容範囲内にあるか否か判定する。算出許容範囲は、車両加速度Aとスリップ比Sfとの間に比例関係がある範囲であり、下限値S1と上限値S2との間の範囲として定義される。スリップ比Sf(T)が算出許容範囲内にある場合(ステップS120;Yes)、処理はステップS130に進む。それ以外の場合(ステップS120;No)、今回のサイクルにおける処理は終了する。
ステップS130において、制御装置110は、スリップ比Sf(T)に対する車両加速度A(T)の比率Kf(T)を算出する。続くステップS140において、制御装置110は、カウンタTをインクリメントする。カウンタTが所定値T1未満の場合(ステップS150;No)、処理はステップS200に進む。
カウンタTが所定値T1に達した場合(ステップS150;Yes)、処理はステップS160に進む。ステップS160において、制御装置110は、T1個の比率Kf(T)の平均値を、フロントタイヤ係数Kfとして算出する。続くステップS170において、制御装置110は、状態フラグFを「1」に設定し、カウンタTをリセットする。その後、処理はステップS200に進む。
ステップS200において、制御装置110は、前回状態フラグFPが「0」であり、且つ、状態フラグFが「1」であるか否かを判定する。前回状態フラグFPが「0」であり、且つ、状態フラグFが「1」である場合(ステップS200;Yes)、処理はステップS300に進む。それ以外の場合(ステップS200;No)、処理はステップS400に進む。
ステップS300において、制御装置110は、フロントタイヤ係数Kfを初期フロントタイヤ係数KfMとして記憶装置120に保持する。その後、処理はステップS400に進む。尚、初期フロントタイヤ係数KfMは、イグニッションOFF後も保持される。
ステップS400において、制御装置110は、前回状態フラグFPの値を状態フラグFで更新する。
ステップS500において、制御装置110は、摩耗度パラメータWPを算出する。本例において、摩耗度パラメータWPは、フロント摩耗度Wfであり、初期フロントタイヤ係数KfMからのフロントタイヤ係数Kfの変動量として与えられる。
ステップS600において、制御装置110は、摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1より大きいか否かを判定する。摩耗度パラメータWPが第1摩耗閾値Wth1より大きい場合(ステップS600;Yes)、処理はステップS700に進む。それ以外の場合(ステップS600;No)、処理は、ステップS800に進む。
ステップS700において、制御装置110は、リア摩耗促進処理を行う。具体的には、制御装置110は、第2作動閾値DUSbrを調整値DUSbr2に設定する。また、制御装置110は、リアブレーキ制御量BRrを抑制値BRr2に設定する。
ステップS800において、制御装置110は、摩耗度パラメータWPが第2摩耗閾値Wth2より小さいか否かを判定する。摩耗度パラメータWPが第2摩耗閾値Wth2より小さい場合(ステップS800;Yes)、処理はステップS900に進む。それ以外の場合(ステップS800;No)、今回のサイクルにおける処理は終了する。
ステップS900において、制御装置110は、復帰処理を行う。具体的には、制御装置110は、第2作動閾値DUSbrをデフォルト値DUSbr1に設定する。また、制御装置110は、リアブレーキ制御量BRrを通常値BRr1に設定する。
5−2.第2の例
第2の例では、摩耗度パラメータWPは、フロント摩耗度Wfとリア摩耗度Wrとの差(Wf−Wr)である。フロント摩耗度Wfとリア摩耗度Wrの両方を用いることにより、タイヤ摩耗の影響をより正確に考慮することが可能となる。
図14は、第2の例を示すフローチャートである。尚、第1の例における処理と同じあるいは類似の処理には同一のステップ番号が付され、重複する説明は適宜省略される。
ステップS100において、制御装置110は、フロントタイヤ係数Kf及びリアタイヤ係数Krを算出し、記憶装置120に保持する。具体的には、ステップS110において、制御装置110は、車両加速度A(T)、フロントタイヤ10Fのスリップ比Sf(T)、及びリアタイヤ10Rのスリップ比Sr(T)を算出する。ステップS120において、制御装置110は、スリップ比Sf(T)及びスリップ比Sr(T)が共に算出許容範囲内にあるか否か判定する。ステップS130において、制御装置110は、比率Kf(T)と比率Kr(T)を算出する。ステップS160において、制御装置110は、T1個の比率Kf(T)の平均値をフロントタイヤ係数Kfとして算出し、また、T1個の比率Kr(T)の平均値をリアタイヤ係数Krとして算出する。
ステップS300において、制御装置110は、フロントタイヤ係数Kfを初期フロントタイヤ係数KfMとして記憶装置120に保持する。また、制御装置110は、リアタイヤ係数Krを初期リアタイヤ係数KrMとして記憶装置120に保持する。
ステップS500において、制御装置110は、摩耗度パラメータWPを算出する。本例において、摩耗度パラメータWPは、フロント摩耗度Wfとリア摩耗度Wrとの差(Wf−Wr)である。フロント摩耗度Wfは、初期フロントタイヤ係数KfMからのフロントタイヤ係数Kfの変動量として与えられる。リア摩耗度Wrは、初期リアタイヤ係数KrMからのリアタイヤ係数Krの変動量として与えられる。
その他の処理は、第1の例の場合と同様である。
5−3.第3の例
第3の例では、上記の「タイヤ係数」の代わりに「推定タイヤ径Ra」に基づいて摩耗度が算出される。推定タイヤ径Raは、タイヤ径の推定値であり、例えば特許文献2(特開2008−247126号公報)に開示されている手法により得られる。
図15は、第3の例を示すフローチャートである。尚、第1の例における処理と同じあるいは類似の処理には同一のステップ番号が付され、重複する説明は適宜省略される。
ステップS100において、制御装置110は、推定タイヤ径Raを取得し、記憶装置120に保持する。具体的には、ステップS180において、制御装置110は、推定処理が許可されるか否かを判定する。推定処理が許可されない場合(ステップS180;No)、今回のサイクルの処理は終了する。推定処理が許可された場合(ステップS180;Yes)、制御装置110は、推定処理を開始する。推定処理が完了していない場合(ステップS181;No)、処理はステップS200に進む。推定処理が完了した場合(ステップS181;Yes)、制御装置110は、状態フラグFを「1」に設定する(ステップS182)。その後、処理はステップS200に進む。
ステップS300において、制御装置110は、推定タイヤ径Raを初期推定タイヤ径R0として記憶装置120に保持する。
ステップS500において、制御装置110は、摩耗度パラメータWPを算出する。本例において、摩耗度パラメータWPは、初期推定タイヤ径R0からの推定タイヤ径Raの変動量である。
その他の処理は、第1の例の場合と同様である。
5−4.第4の例
上述の第1〜第3の例では、状態フラグF及び前回状態フラグFPは、タイヤ交換時及びタイヤローテーション時に、人為的に「0」に初期化される。一方、第4の例では、状態フラグF及び前回状態フラグFPは、初期化条件が満たされた場合に自動的に初期化される。初期化条件としては、イグニッションOFF、一定時間以上の停車、等が例示される。
図16は、第4の例を示すフローチャートである。ステップS10において、制御装置110は、イグニッションOFFタイミングか否かを判定する。イグニッションOFFタイミングの場合(ステップS10;Yes)、処理はステップS30に進む。それ以外の場合(ステップS10;No)、処理はステップS20に進む。
ステップS20において、制御装置110は、車両1が一定時間Ts1以上停車したか否かを判定する。一定時間Ts1は、タイヤ交換に要する時間程度に設定される。具体的には、ステップS21において、制御装置110は、車速Vに基づいて、車両1が停車しているか否かを判定する。車両1が停車していない場合(ステップS21;No)、制御装置110は、停車時間Tsをリセットする(ステップS22)。一方、車両1が停車している場合(ステップS21;Yes)、制御装置110は、停車時間Tsをインクリメントする(ステップS23)。停車時間Tsが一定時間Ts1以上となった場合(ステップS24;Yes)、処理はステップS30に進む。それ以外の場合(ステップS24;No)、処理はステップS100に進む。
ステップS30において、制御装置110は、状態フラグF及び前回状態フラグFPの両方を「0」に初期化する。
その後、ステップS100〜S900が実施される。ステップS100〜S900は、上記の第1〜第3の例のいずれかにおけるものと同じである。
1 車両
10 タイヤ
10F フロントタイヤ
10R リアタイヤ
100 車両安定制御装置
110 制御装置
120 記憶装置
130 駆動装置
140 制動装置
150 センサ群
151 車輪速センサ
152 車速センサ
153 舵角センサ
154 ヨーレートセンサ
155 横Gセンサ

Claims (5)

  1. フロントタイヤがリアタイヤよりも早く摩耗する車両に搭載される車両安定制御装置であって、
    車両安定制御処理及び摩耗調整処理を行う制御装置を備え、
    前記車両安定制御処理は、
    車速及び舵角に応じた目標ヨーレートを算出する処理と、
    前記目標ヨーレートが実ヨーレートより高くなるほど大きくなるアンダーステア度を算出する処理と、
    前記アンダーステア度が第1作動閾値を超えた場合に、各車輪の制動力と駆動力の少なくとも一方を制御して車両挙動を安定化させる処理と
    を含み、
    前記摩耗調整処理は、
    前記アンダーステア度が第2作動閾値を超えた場合に、リア内輪に制動力を印加するリアブレーキ制御と、
    前記フロントタイヤの摩耗度、あるいは、前記フロントタイヤと前記リアタイヤとの間の摩耗度の差である摩耗度パラメータを算出する摩耗度算出処理と、
    前記摩耗度パラメータが第1摩耗閾値を超えたことに応答して、前記第2作動閾値をデフォルト値及び前記第1作動閾値よりも小さい調整値に変更するリア摩耗促進処理と
    を含む
    車両安定制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両安定制御装置であって、
    前記摩耗調整処理は、更に、前記摩耗度パラメータが前記第1摩耗閾値より小さい第2摩耗閾値を下回ったことに応答して、前記第2作動閾値を前記デフォルト値に戻す復帰処理を含む
    車両安定制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載の車両安定制御装置であって、
    前記リアブレーキ制御において前記リア内輪に印加される前記制動力の制御量は、リアブレーキ制御量であり、
    前記制御装置は、前記第2作動閾値が前記調整値である場合の前記リアブレーキ制御量を、前記第2作動閾値が前記デフォルト値である場合の前記リアブレーキ制御量よりも小さく設定する
    車両安定制御装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両安定制御装置であって、
    前記摩耗度算出処理は、
    前記フロントタイヤのスリップ比と車両加速度との関係を表す直線の傾きをフロントタイヤ係数として算出する処理と、
    前記フロントタイヤ係数の初期値を初期フロントタイヤ係数として保持する処理と、
    前記初期フロントタイヤ係数からの前記フロントタイヤ係数の変動量を、前記フロントタイヤの前記摩耗度を表す前記摩耗度パラメータとして算出する処理と
    を含む
    車両安定制御装置。
  5. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両安定制御装置であって、
    前記摩耗度算出処理は、
    前記フロントタイヤのスリップ比と車両加速度との関係を表す直線の傾きをフロントタイヤ係数として算出する処理と、
    前記リアタイヤのスリップ比と前記車両加速度との関係を表す直線の傾きをリアタイヤ係数として算出する処理と、
    前記フロントタイヤ係数の初期値を初期フロントタイヤ係数として保持する処理と、
    前記リアタイヤ係数の初期値を初期リアタイヤ係数として保持する処理と、
    前記初期フロントタイヤ係数からの前記フロントタイヤ係数の変動量を前記フロントタイヤの前記摩耗度とし、前記初期リアタイヤ係数からの前記リアタイヤ係数の変動量を前記リアタイヤの前記摩耗度として、前記フロントタイヤと前記リアタイヤとの間の前記摩耗度の差を表す前記摩耗度パラメータを算出する処理と
    を含む
    車両安定制御装置。
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