JP2020055407A - カスケードロック防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の車両のカスケードロックを検出する。【解決手段】カスケードロック防止装置５０は、ブレーキ圧センサ１７と、ブレーキ圧からブレーキトルクを算出するブレーキトルク算出部２３と、車輪速センサ１８と、車輪速から車輪減速度を算出する車輪減速度算出部２４と、車輪および車両の慣性モーメントを設定する慣性モーメント設定部２５と、車輪減速度と車輪の慣性モーメントとから車輪の回転を停止させるための車輪停止トルクを算出する車輪停止トルク算出部２６と、車輪減速度と車両の慣性モーメントとから車両を停止させるための車両停止トルクを算出する車両停止トルク算出部２７と、ブレーキトルクと車輪停止トルクおよび車両停止トルクとの差異の程度からカスケードロックの度合を検出するカスケードロック検出部２８と、カスケードロックの度合に応じて車両の走行動作を制御する走行制御部２９とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のカスケードロックを防止するカスケードロック防止装置に関する。

従来、車両のすべての車輪がロックしたカスケードロックの状態を検出し、アンチロックブレーキ制御を行う方法が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の方法では、差動装置を介して前軸と後軸とが連結された四輪駆動車両において、差動装置により吸収される前軸の回転速度と後軸の回転速度との差（前後差）に基づいてカスケードロックの状態を検出する。

特許文献１：特開平１０−６９６４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の方法は、差動装置による前後差の吸収を前提としているため、四輪駆動車両以外に適用することが難しく、汎用性に乏しい。

本発明の一態様であるカスケードロック防止装置は、ブレーキ装置に作用するブレーキ圧を検出するブレーキ圧検出部と、ブレーキ圧検出部により検出されたブレーキ圧に基づいて、ブレーキ装置が発生するブレーキトルクを算出するブレーキトルク算出部と、車輪の回転速度を検出する回転速度検出部と、回転速度検出部により検出された車輪の回転速度に基づいて、車輪の減速度を算出する車輪減速度算出部と、車輪の慣性モーメントと走行駆動源を有する車両の慣性モーメントとを設定する慣性モーメント設定部と、車輪減速度算出部により算出された車輪の減速度と、慣性モーメント設定部により設定された車輪の慣性モーメントと、に基づいて、車輪の回転を停止させるための車輪停止トルクを算出する車輪停止トルク算出部と、車輪減速度算出部により算出された車輪の減速度と、慣性モーメント設定部により設定された車両の慣性モーメントと、に基づいて、車両を停止させるための車両停止トルクを算出する車両停止トルク算出部と、ブレーキトルク算出部により算出されたブレーキトルクと、車輪停止トルク算出部により算出された車輪停止トルクおよび車両停止トルク算出部により算出された車両停止トルクとの差異の程度に基づいて、車両のカスケードロックの度合を検出するカスケードロック検出部と、カスケードロック検出部により検出された車両のカスケードロックの度合に応じて、車両の走行動作を制御する走行制御部と、を備える。

本発明は、種々の車両のカスケードロックの検出に適用することができ、汎用性が高い。

本発明の実施形態に係るカスケードロック防止装置が適用される車両の走行系の概略構成を示す図。 すべてのタイヤがグリップした車両の制動時の状態を示す説明図。 一部のタイヤがスリップした車両の制動時の状態を示す説明図。 一部のタイヤがロックした車両の制動時の状態を示す説明図。 すべてのタイヤがロックした車両の制動時の状態を示す説明図。 本発明の実施形態に係るカスケードロック防止装置の要部構成を示すブロック図。 図３のブレーキトルク算出部による処理の説明図。 図３の車輪減速度算出部および車輪停止トルク算出部による処理の説明図。 図３の車輪減速度算出部および車両停止トルク算出部による処理の説明図。 カスケードロックの度合とブレーキトルクとの関係を示す説明図。 図３の走行制御部によるカスケードロック防止制御の説明図。 図３のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１〜図９を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るカスケードロック防止装置は、車輪を介して路面に走行駆動力を伝えて走行する車両に適用される。まず、車両の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係るカスケードロック防止装置が適用される車両１００の走行駆動系の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両１００は、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷおよび後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの双方が駆動輪である四輪駆動車両として構成される。車両１００の前部には、エンジン１と、変速機２とが搭載される。

エンジン１は、スロットルバルブ３を介して供給される吸入空気とインジェクタ４から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ３により調節され、スロットルバルブ３の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。スロットルバルブ３の開度およびインジェクタ４からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ２０（図３）により制御される。

変速機２は、エンジン１で発生した走行駆動力が入力されるトルクコンバータ５を含み、トルクコンバータ５から出力された走行駆動力を変速して出力する自動変速機である。変速機２は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合機構を備え、コントローラ２０（図３）からの指令により、油圧源（油圧ポンプなど）から係合機構への油の流れを制御することにより、変速機２の変速比を目標変速比に変更することができる。目標変速比は、予め定められたシフトマップに従い、車速と要求駆動力とに応じて決定される。

トルクコンバータ５は、係合状態でエンジン１の出力軸と変速機２の入力軸とを直結するロックアップクラッチ６を有する、ロックアップ機構付きのトルクコンバータである。ロックアップクラッチ６を駆動するロックアップクラッチ用アクチュエータはコントローラ２０（図３）により制御される。

エンジン１と変速機２とは、走行駆動力を発生する駆動力発生部７を構成する。駆動力発生部７で発生した走行駆動力は、フロントの差動機構８およびドライブシャフト９を介して左右の前輪ＦＬＷ，ＦＲＷに伝達される。駆動力発生部７で発生した走行駆動力は、プロペラシャフト１０、リアのデフユニット１１およびドライブシャフト１２を介して左右の後輪ＲＬＷ，ＲＲＷにも伝達可能である。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１００を構成することもできる。すなわち、走行用モータを駆動力発生部として用いることもできる。

デフユニット１１は、駆動力発生部７の走行駆動力の一部を後輪ＲＬＷ，ＲＲＷに配分する駆動力配分機構１３と、駆動力配分機構１３を介して配分された走行駆動力を左後輪ＲＬＷと右後輪ＲＲＷとに配分する差動機構１４とを有する。駆動力配分機構１３は、前後輪の駆動力配分機構の他に、前後輪の回転差を吸収する差動機構、低μ路走行時等に差動機構の動作を制限する差動制限機構等としても機能する。駆動力配分機構１３は、例えばプロペラシャフト１０と差動機構１４の入力軸１４ａとを連結する湿式多板式の電磁クラッチ（電子制御カップリング）を有する。電磁クラッチの締結力はコントローラにより制御され、電磁クラッチの締結力を制御することで、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷ側と後輪ＲＬＷ，ＲＲＷ側との駆動力配分を、１００：０（２ＷＤモード）から５０：５０までの範囲で連続的に変更することができる。駆動力配分機構１３を駆動する駆動力配分用アクチュエータ（電磁クラッチなど）はコントローラ２０（図３）により制御される。なお、ドライバのスイッチ操作等により駆動力配分を任意に変更することも可能である。

各車輪ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷにはディスクブレーキなどのブレーキ装置１５が設けられる。ブレーキ装置１５には、マスタシリンダ（不図示）を介して、車両運転席に設けられたブレーキペダル１６の操作量に応じた油圧（ブレーキ圧）が供給される。ブレーキ装置１５は、ブレーキ圧に応じたブレーキトルクを発生する。各車輪ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷのブレーキ装置１５にはそれぞれブレーキ圧センサ１７が設けられ、各車輪のブレーキ装置１５に供給されるブレーキ圧を示す信号を出力する。

また、各車輪ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷの適宜位置には車輪速センサ１８が設けられ、各車輪の回転速度を示す信号を出力する。各車輪のタイヤが路面をグリップしている場合、車両１００は各車輪の回転速度に応じた車速で走行する。

図２Ａ〜２Ｄは、車両１００の制動時の状態を示す説明図である。図２Ａに示すように、路面ＲＤの状態に応じた適切なブレーキ操作で車両１００の制動を行うと、すべてのタイヤが路面をグリップした状態で各車輪が減速し、車両１００が減速する。このとき、実際の車速Ｖａは、各車輪の回転速度（図では、ＶＦＲＷ＝ＶＲＲＷ）から算出される車速Ｖｃと一致する。この場合、車両１００の安定した走行状態が維持され、車両１００を適切に制動することができる。

図２Ｂに示すように、路面ＲＤの状態に応じた適切な範囲を超えた急なブレーキ操作で車両１００の制動を行うと、一部のタイヤがスリップする。このとき、実際の車速Ｖａは、スリップしていない車輪の回転速度（図では、ＶＲＲＷ）から算出される車速Ｖｃ（ＲＲ）とは一致するが、スリップしている車輪の回転速度（図では、ＶＦＲＷ）から算出される車速Ｖｃ（ＦＲ）よりも大きくなる。この場合、車両１００の走行状態が不安定になり、車両１００の制動距離が増大する。

図２Ｃに示すように、さらに急なブレーキ操作で車両１００の制動を行うと、一部のタイヤ（図では、ＦＲＷ）がロックする。この場合、車両１００の走行状態がさらに不安定になり、車両１００の制動距離がさらに増大する。

図２Ｄに示すように、さらに急なブレーキ操作で車両１００の制動を行うと、すべての車輪がロックしたカスケードロックの状態となる。この場合、車両１００の走行状態が極めて不安定になり、車両１００の制動が困難になる。このようなカスケードロックは、車輪を介して路面に走行駆動力を伝えて走行するあらゆるタイプの車両において生じ得る。したがって、四輪駆動車両だけでなく二輪駆動車両や二輪車を含む種々の車両においても、カスケードロックに至る前の状態を検出してカスケードロックを防止することが望まれる。

カスケードロックに至る前の状態は、例えば、駆動力配分機構１３により吸収される前後のドライブシャフト９，１２の回転差に基づいて検出することができるが、四輪駆動車両以外に適用することが難しい。ブレーキ圧センサ１７により検出されるブレーキ圧の変化量から各車輪の減速度の変化量の推定値を算出し、車輪速センサ１８により検出される車輪速から各車輪の減速度の変化量の実際値を算出し、推定値と実際値との比較結果に基づいて検出することもできる。しかしながら、車輪速から各車輪の減速度の変化量を算出する場合は、車輪速を２回微分する必要があるため、特に減速度が小さい場合には正確な値を得ることが難しく、カスケードロックに至る前の状態を確実に検出することが難しい。そこで本実施形態では、四輪駆動車両以外にも適用可能な汎用性の高い手法により、車両１００のカスケードロックの状態を検出できるよう、以下のように車両制御装置を構成する。

図３は、本実施形態に係るカスケードロック防止装置５０の要部構成を示すブロック図である。図３に示すように、カスケードロック防止装置５０は、コントローラ２０と、コントローラ２０にそれぞれ接続されたブレーキ圧センサ１７と、車輪速センサ１８と、センサ群１９と、変速用アクチュエータＡＣ１と、ロックアップクラッチ用アクチュエータＡＣ２と、インジェクタ用アクチュエータＡＣ３と、スロットル用アクチュエータＡＣ４と、駆動力配分用アクチュエータＡＣ５とを有する。

センサ群１９は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えばセンサ群１９には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、スロットルバルブ３の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。

変速用アクチュエータＡＣ１は、変速機２の係合機構への油の流れを制御して変速機２の変速比を変更する。ロックアップクラッチ用アクチュエータＡＣ２は、ロックアップクラッチ６を駆動して係合または解放する。インジェクタ用アクチュエータＡＣ３は、エンジン１のインジェクタ４の噴射量（噴射時期、噴射時間）を調整する。スロットル用アクチュエータＡＣ４は、エンジン１のスロットルバルブ３の開度（スロットル開度）を調整する。駆動力配分用アクチュエータ（電磁クラッチなど）ＡＣ５は、駆動力配分機構１３を駆動する。

コントローラ２０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図３では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ２０が示される。コントローラ２０は、走行制御に係る処理を行うＣＰＵ等の演算部２１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部２２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部２２には、車両１００の重量ＷＶ、タイヤおよびホイールを含む各車輪の重量ＷＷおよび半径ＲＷが記憶される。記憶部２２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部２１は、機能的構成として、ブレーキトルク算出部２３と、車輪減速度算出部２４と、慣性モーメント設定部２５と、車輪停止トルク算出部２６と、車両停止トルク算出部２７と、カスケードロック検出部２８と、走行制御部２９とを有する。

図４は、ブレーキトルク算出部２３による処理の説明図である。図４に示すように、ブレーキトルク算出部２３は、各車輪ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷのブレーキ圧センサ１７により検出される各車輪のブレーキ装置１５のブレーキ圧ＰＦＬＷ，ＰＦＲＷ，ＰＲＬＷ，ＰＲＲＷに基づいて、各車輪のブレーキ装置１５が発生するブレーキトルクＴＦＬＷ，ＴＦＲＷ，ＴＲＬＷ，ＴＲＲＷを算出する。各車輪のブレーキトルクは、予め設定されて記憶部２２に記憶されたブレーキトルク特性に基づいて算出することができる。さらにブレーキトルク算出部２３は、各車輪のブレーキトルクＴＦＬＷ，ＴＦＲＷ，ＴＲＬＷ，ＴＲＲＷの合計値を車両１００のブレーキトルクＴＢとして算出する。

図５は、車輪減速度算出部２４および車輪停止トルク算出部２６による処理の説明図であり、図６は、車輪減速度算出部２４および車両停止トルク算出部２７による処理の説明図である。図５および図６に示すように、車輪減速度算出部２４は、各車輪ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷの車輪速センサ１８により検出される各車輪の車輪速ＶＦＬＷ，ＶＦＲＷ，ＶＲＬＷ，ＶＲＲＷに基づいて、各車輪の減速度ＤＦＬＷ，ＤＦＲＷ，ＤＲＬＷ，ＤＲＲＷを算出する。各車輪の減速度は、各車輪の車輪速を時間微分して算出することができる。

慣性モーメント設定部２５は、記憶部２２に記憶された各車輪の重量ＷＷ（例えば、１２．５ｋｇ）および半径ＲＷに基づいて、回転軸を中心に回転する各車輪の慣性モーメントＩＷを設定する。各車輪の慣性モーメントＩＷは、例えば各車輪が質量分布の一様なディスク状の回転体であると仮定し、適宜な定数Ｃ（例えば、Ｃ＝０．８）を用いて以下の式(i)のように設定することができる。
ＩＷ＝ＷＷ×（ＲＷ×Ｃ）＾２ ・・・(i)

また、慣性モーメント設定部２５は、記憶部２２に記憶された車両１００の重量ＷＶ（例えば、１５００ｋｇ）および各車輪の半径ＲＷに基づいて、車両１００の慣性モーメントＩＶを設定する。車両１００の慣性モーメントＩＶについても、車両１００が各車輪の回転軸を中心に回転する質量分布の一様なディスク状の回転体であると仮定し、適宜な定数Ｃ（例えば、Ｃ＝０．８）を用いて以下の式(ii)のように設定することができる。
ＩＶ＝ＷＶ×（ＲＷ×Ｃ）＾２ ・・・(ii)

車輪停止トルク算出部２６は、図５に示すように、車輪減速度算出部２４により算出された各車輪の減速度と慣性モーメント設定部２５により設定された各車輪の慣性モーメントＩＷとに基づいて、車両１００のすべての車輪の回転を停止、すなわちロックさせるための車輪停止トルクＴ１を算出する。具体的には、車輪停止トルク算出部２６は、車輪減速度算出部２４により算出された各車輪の減速度ＤＦＬＷ，ＤＦＲＷ，ＤＲＬＷ，ＤＲＲＷにそれぞれ慣性モーメント設定部２５により設定された各車輪の慣性モーメントＩＷを乗じて、各車輪をロックさせるための車輪停止トルクＴ１ＦＬＷ，Ｔ１ＦＲＷ，Ｔ１ＲＬＷ，Ｔ１ＲＲＷを算出する。さらに車輪停止トルク算出部２６は、各車輪をロックさせるための車輪停止トルクＴ１ＦＬＷ，Ｔ１ＦＲＷ，Ｔ１ＲＬＷ，Ｔ１ＲＲＷの合計値を車両１００のすべての車輪をロックさせるための車輪停止トルクＴ１として算出する。車輪停止トルクＴ１は、車両１００のすべての車輪がロックしたカスケードロックの状態に向かう過渡状態のブレーキトルクである。

車両停止トルク算出部２７は、図６に示すように、車輪減速度算出部２４により算出された各車輪の減速度と慣性モーメント設定部２５により設定された車両１００の慣性モーメントＩＶとに基づいて、車両１００を停止させる、すなわち制動するための車両停止トルクＴ２を算出する。具体的には、車両停止トルク算出部２７は、車輪減速度算出部２４により算出された各車輪の減速度ＤＦＬＷ，ＤＦＲＷ，ＤＲＬＷ，ＤＲＲＷにそれぞれ、慣性モーメント設定部２５により設定された車両１００の慣性モーメントＩＶの１／４の値を乗じて、各車輪が車両１００を制動するための車両停止トルクＴ２ＦＬＷ，Ｔ２ＦＲＷ，Ｔ２ＲＬＷ，Ｔ２ＲＲＷを算出する。すなわち、各車輪が車両１００の重量を均等に分担すると仮定して、各車輪がそれぞれ車両１００の１／４を制動するための車両停止トルクを算出する。さらに車両停止トルク算出部２７は、各車輪が車両１００を制動するための車両停止トルクＴ２ＦＬＷ，Ｔ２ＦＲＷ，Ｔ２ＲＬＷ，Ｔ２ＲＲＷの合計値を、車両１００全体を制動するための車両停止トルクＴ２として算出する。車両停止トルクＴ２は、すべてのタイヤが路面をグリップした状態で車両１００を制動するときのブレーキトルクである。

カスケードロック検出部２８は、ブレーキトルク算出部２３により算出されたブレーキトルクＴＢと、車輪停止トルク算出部２６により算出された車輪停止トルクＴ１および車両停止トルク算出部２７により算出された車両停止トルクＴ２との差異の程度に基づいて、車両１００のカスケードロックの度合を検出する。

図７は、カスケードロックの度合とブレーキトルクＴＢとの関係を示す説明図であり、実際のブレーキトルクＴＢと、カスケードロック状態に向かう過渡状態のブレーキトルク（車輪停止トルク）Ｔ１と、タイヤグリップ状態で車両１００を制動するときのブレーキトルク（車両停止トルク）Ｔ２とを示す。実際のブレーキトルクＴＢがタイヤグリップ状態に近いほど（（Ｔ２−ＴＢ）が小さいほど）カスケードロックの度合は低くなる。一方、実際のブレーキトルクＴＢがカスケードロック過渡状態に近いほど（（ＴＢ−Ｔ１）が小さいほど）カスケードロックの度合は高くなる。カスケードロック検出部２８は、例えば以下の式(iii)のようにカスケードロックの度合Ｒを算出する。
Ｒ＝（ＴＢ−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１） ・・・(iii)

さらにカスケードロック検出部２８は、カスケードロックの度合Ｒが所定値ＲＴＨ（例えば０．５）未満の場合はカスケードロックの状態に向かう過渡状態であると判定する。カスケードロック検出部２８により車両１００がカスケードロックの状態に向かう過渡状態であると判定されると、走行制御部２９によりカスケードロックを防止するための走行制御が行われる。

走行制御部２９は、アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ５を制御して、カスケードロックを防止するように車両１００の走行動作を制御するカスケードロック防止制御を行う。例えば、走行制御部２９は、変速機２の変速比をＯＤ側（ハイ側）にするように変速用アクチュエータＡＣ１を制御する。これにより駆動力発生部７で発生する走行駆動力を低減し、各車輪に伝達される走行駆動力を低減することで、各車輪のロックを防止する。

図８は、走行制御部２９によるカスケードロック防止制御の説明図であり、カスケードロック防止制御時のエンジン回転数の変化を示す。カスケードロック防止制御時は、例えば、通常制御時にＤレンジでアクセルオフしたときのエンジン回転数ＮＥを目標値として、変速機２の変速比をＯＤ側に移行する。また、図８に示すように、通常制御時よりも速い速度でアップシフトを行い、より短い時間で目標エンジン回転数ＮＥに移行する（ｔ２＜ｔ１）。

また、走行制御部２９は、ロックアップクラッチ６を解放するようにロックアップクラッチ用アクチュエータＡＣ２を制御する。ロックアップクラッチ６を解放してエンジン１と変速機２との直結状態を解除し、トルクコンバータ５によるトルク伝達に切り替えることで、各車輪に伝達される走行駆動力を低減し、各車輪のロックを防止する。

また、走行制御部２９は、エンジン１のインジェクタ４が燃料を噴射するようにインジェクタ用アクチュエータＡＣ３を制御する。車両１００の減速時に燃料噴射が停止された燃料カットの状態では、エンジン１がフリクションとなり各車輪がロックすることがある。燃料を噴射するようにインジェクタ用アクチュエータＡＣ３を制御することで、エンジン１のアイドル回転数が所定値（例えば、１０００ｒｐｍ）以上となるように駆動力発生部７で発生する走行駆動力を維持し、各車輪のロックを防止する。エンジン１の吸気量が増加するようにスロットル用アクチュエータＡＣ４を制御して、エンジン１のアイドル回転数が所定値以上にしてもよい。カスケードロック防止制御時のアイドル回転数の目標値は、通常制御時のアイドル回転数より高く、エンジン始動直後のファーストアイドル回転数以下とする。

さらに、走行制御部２９は、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷ側と後輪ＲＬＷ，ＲＲＷ側との駆動力配分が１００：０の２ＷＤモードである場合には、４ＷＤモードに切り替えるように駆動力配分用アクチュエータＡＣ５を制御する。例えば、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷと後輪ＲＬＷ，ＲＲＷとの駆動力配分が５０：５０となるように駆動力配分用アクチュエータＡＣ５を制御する。４ＷＤモードに切り替えることで、車両１００の走行状態を安定させ、各車輪のロックを防止する。

図９は、予め記憶部２２に記憶されたプログラムに従い図３のコントローラ２０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばブレーキスイッチなどによりブレーキ装置１５の作動が検出されると開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、ブレーキトルク算出部２３での処理により、ブレーキ圧センサ１７の検出値を読み込み、車両１００のブレーキトルクＴＢを算出する。次いで、ステップＳ２で、車輪減速度算出部２４での処理により、車輪速センサ１８の検出値を読み込み、各車輪の減速度ＤＦＬＷ，ＤＦＲＷ，ＤＲＬＷ，ＤＲＲＷを算出する。次いで、ステップＳ３で、慣性モーメント設定部２５での処理により、記憶部２２に記憶された車輪の重量ＷＷ、半径ＲＷおよび車両１００の重量ＷＶを読み込み、車輪の慣性モーメントＩＷおよび車両１００の慣性モーメントＩＶを設定する。次いで、ステップＳ４で、車輪停止トルク算出部２６での処理により、ステップＳ２で算出された各車輪の減速度とステップＳ３で設定された車輪の慣性モーメントＩＷとに基づいて車輪停止トルクＴ１を算出する。次いで、ステップＳ５で、車輪停止トルク算出部２６での処理により、ステップＳ２で算出された各車輪の減速度とステップＳ３で設定された車両の慣性モーメントＩＶとに基づいて車両停止トルクＴ２を算出する。次いで、ステップＳ６で、カスケードロック検出部２８での処理により、ステップＳ１で算出されたブレーキトルクＴＢと、ステップＳ４で算出された車輪停止トルクＴ１と、ステップＳ５で算出された車両停止トルクＴ２とに基づいて車両１００のカスケードロックの度合Ｒを検出する。

ステップＳ７では、カスケードロック検出部２８での処理により、ステップＳ６で検出されたカスケードロックの度合Ｒが所定値ＲＴＨ未満であるか否か判定する。ステップＳ７で肯定されると、車両１００がカスケードロックの状態に向かう過渡状態であると判定され、ステップＳ８に進んでカスケードロック防止制御を行う。一方、ステップＳ７で否定されると処理を終了する。ステップＳ８では、走行制御部２９での処理により、変速用アクチュエータＡＣ１を制御して変速機２の変速比をＯＤ側に移行する。次いで、ステップＳ９で、ロックアップクラッチ用アクチュエータＡＣ２を制御してロックアップクラッチ６を解放する。次いで、ステップＳ１０で、インジェクタ用アクチュエータＡＣ３を制御してエンジン１の燃料を噴射する。次いで、ステップＳ１１で、２ＷＤモードであるか否かを判定する。ステップＳ１１で肯定されるとステップＳ１２に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ１２では、駆動力配分用アクチュエータＡＣ５を制御して４ＷＤモードに切り替える。

ブレーキ装置１５が発生する実際のブレーキトルクＴＢと車輪をロックさせるための車輪停止トルクＴ１との差異と、実際のブレーキトルクＴＢと車両を制動するための車両停止トルクＴ２との差異とを比較することで、実際の車両１００状態がカスケードロックに至る過渡状態に近いのか、タイヤグリップの制動状態に近いのかを検出することができる（ステップＳ１〜Ｓ６）。また、車両１００がカスケードロックの状態に向かう過渡状態であると判定されると（ステップＳ７）、駆動力発生部７から各車輪に伝達される走行駆動力を低減する（ステップＳ８，Ｓ９）、あるいは駆動力発生部７が発生する走行駆動力を維持することで（ステップＳ１０）、各車輪のロックを防止し、カスケードロックを防止することができる。また、２ＷＤモードで走行している場合は４ＷＤモードに切り替えることで、車両１００の走行状態を安定させ、カスケードロックを防止することができる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）カスケードロック防止装置５０は、ブレーキ装置１５に作用するブレーキ圧ＰＦＬＷ，ＰＦＲＷ，ＰＲＬＷ，ＰＲＲＷを検出するブレーキ圧センサ１７と、ブレーキ圧センサ１７により検出されたブレーキ圧に基づいて、ブレーキ装置１５が発生するブレーキトルクＴＢを算出するブレーキトルク算出部２３と、車輪ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷの車輪速ＶＦＬＷ，ＶＦＲＷ，ＶＲＬＷ，ＶＲＲＷを検出する車輪速センサ１８と、車輪速センサ１８により検出された車輪速に基づいて、車輪の減速度ＤＦＬＷ，ＤＦＲＷ，ＤＲＬＷ，ＤＲＲＷを算出する車輪減速度算出部２４と、車輪の慣性モーメントＩＷとエンジン１を有する車両１００の慣性モーメントＩＶとを設定する慣性モーメント設定部２５と、車輪減速度算出部２４により算出された車輪の減速度と、慣性モーメント設定部２５により設定された車輪の慣性モーメントＩＷと、に基づいて、車輪の回転を停止させるための車輪停止トルクＴ１を算出する車輪停止トルク算出部２６と、車輪減速度算出部２４により算出された車輪の減速度と、慣性モーメント設定部２５により設定された車両１００の慣性モーメントＩＶと、に基づいて、車両１００を停止させるための車両停止トルクＴ２を算出する車両停止トルク算出部２７と、ブレーキトルク算出部２３により算出されたブレーキトルクＴＢと、車輪停止トルク算出部２６により算出された前記車輪停止トルクＴ１および車両停止トルク算出部２７により算出された車両停止トルクＴ２との差異の程度に基づいて、車両１００のカスケードロックの度合Ｒを検出するカスケードロック検出部２８と、カスケードロック検出部２８により検出された車両１００のカスケードロックの度合Ｒに応じて、車両１００の走行動作を制御する走行制御部２９と、を備える（図３）。

すなわち、ブレーキ装置１５が発生する実際のブレーキトルクＴＢと車輪をロックさせるための車輪停止トルクＴ１との差異と、実際のブレーキトルクＴＢと車両を制動するための車両停止トルクＴ２との差異とを比較することで、実際の車両１００状態がカスケードロックに至る過渡状態に近いのか、タイヤグリップの制動状態に近いのかを検出する。これにより、車輪を介して路面に走行駆動力を伝えて走行するあらゆるタイプの車両に適用することができる。また、車輪停止トルクＴ１および車両停止トルクＴ２は、車輪速の１回微分により得られる各車輪の減速度と、各車輪および車両の慣性モーメントとに基づいて算出されるため、各車輪の減速度が小さい場合であっても正確に算出することができる。このため、各車輪の減速度が小さい場合にもカスケードロックの状態を検出することができる。

（２）慣性モーメント設定部２５は、車輪の重量に基づいて予め車輪の慣性モーメントＩＷを設定するとともに、車両１００の重量に基づいて予め車両１００の慣性モーメントＩＶを設定する。これにより、カスケードロックの検出に用いる慣性モーメントＩＷ，ＩＶの値を簡易に設定することができ、計算負荷を低減することができる。

（３）車両１００は、エンジン１で発生した走行駆動力を車輪に伝達する変速機２をさらに有する（図１）。走行制御部２９は、カスケードロック検出部２８により検出された車両１００のカスケードロックの度合Ｒが所定値ＲＴＨを超えると、エンジン１から車輪に伝達される走行駆動力を低減するように変速機２を制御する。これにより車輪のロックを防止することができる。

（４）エンジン１は内燃機関である。走行制御部２９は、カスケードロック検出部２８により検出された車両１００のカスケードロックの度合Ｒが所定値ＲＴＨを超えると、エンジン１のアイドル回転数が所定値以上となるようにエンジン１を制御する。これによりエンジン１で発生する走行駆動力を維持し、各車輪のロックを防止することができる。

（５）車両１００は、車両１００の走行状態に応じて４ＷＤモードと２ＷＤモードとを選択可能に切り替える駆動力配分機構１３をさらに有する（図１）。走行制御部２９は、駆動力配分機構１３により２ＷＤモードが選択されているときに、カスケードロック検出部２８により検出された車両１００のカスケードロックの度合Ｒが所定値ＲＴＨを超えると、４ＷＤモードに切り替えるように駆動力配分機構１３を制御する。これにより車両１００の走行状態を安定させ、各車輪のロックを防止することができる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、カスケードロック防止装置５０を四輪駆動車両１００に適用したが、本発明のカスケードロック防止装置は、車輪を介して路面に走行駆動力を伝えて走行する二輪駆動車両や二輪車を含むあらゆるタイプの車両に適用することができる。

上記実施形態では、慣性モーメント設定部２５が記憶部２２に記憶された各車輪の重量ＷＷおよび車両１００の重量ＷＶに基づいて車輪の慣性モーメントＩＷと車両１００の慣性モーメントＩＶとを予め設定するようにしたが、車輪および車両の慣性モーメントを設定する慣性モーメント設定部はこのようなものに限らない。例えば、通常走行時の車輪や車両の減速度に基づいて車輪や車両の慣性モーメントを補正してもよい。この場合、積載量やタイヤの磨耗による影響を考慮してカスケードロックを検出することができる。

上記実施形態では、カスケードロック検出部２８によるカスケードロックの度合Ｒの算出式として式(iii)を例示したが、カスケードロック検出部はブレーキトルクと車輪停止トルクおよび車両停止トルクとの差異の程度に基づいてカスケードロックの度合を検出するものであればよく、算出方法は上記したものに限らない。

上記実施形態では、カスケードロックの度合Ｒが所定値ＲＴＨを超えると走行制御部２９がカスケードロック防止制御を行うようにしたが、カスケードロックの度合に応じて車両の走行動作を制御する走行制御部はこのようなものに限らない。例えば、カスケードロックの度合に応じて段階的に走行駆動力を低減するようにしてもよい。また、所定値ＲＴＨを０．５として例示したが、所定値はこれに限定されない。所定値ＲＴを複数設定し、ドライバが適宜選択できるように構成してもよい。

上記実施形態では、走行制御部２９が変速機２の変速比をＯＤ側に移行する、あるいはロックアップクラッチ６を解放するようにしたが、走行駆動源から車輪に伝達される走行駆動力を低減するようにトルク伝達部を制御する走行制御部はこのようなものに限らない。また、走行制御部２９がエンジン１に燃料を噴射するようにインジェクタ４を制御する、あるいはエンジン１の吸気量が増加するようにスロットルバルブ３を制御するようにしたが、アイドル回転数が所定値以上となるように内燃機関を制御する走行制御部はこのようなものに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 変速機、３ スロットルバルブ、４ インジェクタ、５ トルクコンバータ、６ ロックアップクラッチ、７ 駆動力発生部、１３ 駆動力配分機構、１５ ブレーキ装置、１７ ブレーキ圧センサ、１８ 車輪速センサ、２０ コントローラ、２３ ブレーキトルク算出部、２４ 車輪減速度算出部、２５ 慣性モーメント設定部、２６ 車輪停止トルク算出部、２７ 車両停止トルク算出部、２８ カスケードロック検出部、２９ 走行制御部、５０ カスケードロック防止装置、１００ 車両、ＦＬＷ，ＦＲＷ，ＲＬＷ，ＲＲＷ 車輪

Claims (5)

1. ブレーキ装置に作用するブレーキ圧を検出するブレーキ圧検出部と、
   前記ブレーキ圧検出部により検出されたブレーキ圧に基づいて、前記ブレーキ装置が発生するブレーキトルクを算出するブレーキトルク算出部と、
   車輪の回転速度を検出する回転速度検出部と、
   前記回転速度検出部により検出された前記車輪の回転速度に基づいて、前記車輪の減速度を算出する車輪減速度算出部と、
   前記車輪の慣性モーメントと走行駆動源を有する車両の慣性モーメントとを設定する慣性モーメント設定部と、
   前記車輪減速度算出部により算出された前記車輪の減速度と、前記慣性モーメント設定部により設定された前記車輪の慣性モーメントと、に基づいて、前記車輪の回転を停止させるための車輪停止トルクを算出する車輪停止トルク算出部と、
   前記車輪減速度算出部により算出された前記車輪の減速度と、前記慣性モーメント設定部により設定された前記車両の慣性モーメントと、に基づいて、前記車両を停止させるための車両停止トルクを算出する車両停止トルク算出部と、
   前記ブレーキトルク算出部により算出されたブレーキトルクと、前記車輪停止トルク算出部により算出された前記車輪停止トルクおよび前記車両停止トルク算出部により算出された前記車両停止トルクとの差異の程度に基づいて、前記車両のカスケードロックの度合を検出するカスケードロック検出部と、
   前記カスケードロック検出部により検出された前記車両のカスケードロックの度合に応じて、前記車両の走行動作を制御する走行制御部と、を備えることを特徴とするカスケードロック防止装置。
2. 請求項１に記載のカスケードロック防止装置において、
   前記慣性モーメント設定部は、前記車輪の重量に基づいて予め前記車輪の慣性モーメントを設定するとともに、前記車両の重量に基づいて予め前記車両の慣性モーメントを設定することを特徴とするカスケードロック防止装置。
3. 請求項１または２に記載のカスケードロック防止装置において、
   前記車両は、前記走行駆動源で発生した走行駆動力を前記車輪に伝達するトルク伝達部をさらに有し、
   前記走行制御部は、前記カスケードロック検出部により検出された前記車両のカスケードロックの度合が所定値を超えると、前記走行駆動源から前記車輪に伝達される走行駆動力を低減するように前記トルク伝達部を制御することを特徴とするカスケードロック防止装置。
4. 請求項１または２に記載のカスケードロック防止装置において、
   前記走行駆動源は内燃機関であり、
   前記走行制御部は、前記カスケードロック検出部により検出された前記車両のカスケードロックの度合が所定値を超えると、前記内燃機関のアイドル回転数が所定値以上となるように前記内燃機関を制御することを特徴とするカスケードロック防止装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のカスケードロック防止装置において、
   前記車両は、前記車両の走行状態に応じて四輪駆動モードと二輪駆動モードとを選択可能に切り替えるモード切替部をさらに有し、
   前記走行制御部は、前記モード切替部により前記二輪駆動モードが選択されているときに、前記カスケードロック検出部により検出された前記車両のカスケードロックの度合が所定値を超えると、前記四輪駆動モードに切り替えるように前記モード切替部を制御することを特徴とするカスケードロック防止装置。

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