JP2970353B2 - 路面状態検出装置 - Google Patents

路面状態検出装置

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JP2970353B2 JP5279338A JP27933893A JP2970353B2 JP 2970353 B2 JP2970353 B2 JP 2970353B2 JP 5279338 A JP5279338 A JP 5279338A JP 27933893 A JP27933893 A JP 27933893A JP 2970353 B2 JP2970353 B2 JP 2970353B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は路面状態検出装置に関
し、路面の滑り易さ(路面摩擦係数)を走行時に常に検
出できるよう工夫したものである。
【0002】
【従来の技術】路面の滑り易さを示す指標として路面摩
擦係数(μ)がある。路面摩擦係数(μ)を検出する技
術として、例えば特開平4−66844号公報に示すも
のがある。この従来技術は、4輪操舵装置(4WS装
置)及びパワーステアリング装置を備えた自動車を前提
にしており、ステアリングハンドルを操舵したときに、
ハンドル角θH,車速V,パワーステアリング装置の作
動圧ΔPをセンサで検出し、これら検出値を所定の式に
代入することにより路面摩擦係数μを算出するものであ
る。上記所定の式は、操舵入力に対する路面反力を指定
演算するものであり、上記路面反力が大きい場合は、滑
りにくい乾燥アスファルト路面等の高路面摩擦係数(H
μ:ハイミュー)の路面であると推定し、上記路面反力
が小さい場合は、滑りやすい圧雪路等の低路面摩擦係数
(Lμ:ローミュー)の路面であると推定する。
【0003】なお上記所定の式は次のことを考慮して設
定したものである。即ち、ステアリングハンドルのハン
ドル角と車速から前輪の横滑り角が求まり、この横滑り
角と路面摩擦係数からコーナリングフォースが求まり、
このコーナリングフォースとパワーステアリング装置の
作動圧とがほぼ比例関係にあることを考慮して設定した
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来技術
では4WS装置の使用を前提としているため、操舵を開
始してはじめて路面反力が求められて路面摩擦係数の状
態(HμであるかLμであるか)を推定することが可能
である。このため操舵をしていない直進走行時などでは
路面状態の推定ができず、推定可能な期間が限られてし
まう。
【0005】路面状態がHμであるかLμであるかによ
って制御状態を変える装置としては、トラクションコン
トロール装置、アンチ・スキッド・コントロールブレー
キ(ABS)装置、電子制御4WD装置などがあるが、
これら装置では、路面状態を常に推定できることが必要
であるが、上記従来技術では操舵時にしか路面状態の推
定ができず問題があった。
【0006】なおトラクションコントロール装置は、運
転者がアクセルペダルを大きく踏み込んでも、スリップ
が生じないようにエンジン出力を抑えるように制御する
ものであり、Lμの路面のときにはエンジン出力を抑制
する量を大きくする。ABS装置は、急ブレーキをかけ
たときでも車輪のロックを防止するように自動的に調整
する装置であり、圧雪路などLμ路で車輪のロックが生
じやすいのでこのようなときに効果を発揮する。電子制
御4WD装置では、路面の状況に応じて、前後の駆動力
の分配割合を調整する装置である。
【0007】本発明は、上記従来技術に鑑み、走行中に
常に、路面のすべり易さを検出することのできる路面状
態検出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、車両の駆動輪のスリップを検出するスリッ
プ検出手段と、同スリップ検出手段によって検出された
スリップの変動巾を求める変動巾演算手段と、上記駆動
輪に伝達される駆動力を検出する駆動力検出手段と、上
記駆動輪に伝達される駆動力と上記駆動輪のスリップと
を第1のパラメータとして同第1のパラメータと路面状
態との関係を示す駆動力−スリップ特性を予め記憶し、
上記駆動力検出手段によって検出された上記駆動力と上
記スリップ検出手段によって検出された上記スリップと
に基づき上記駆動力−スリップ特性から路面状態を検出
する第1の路面状態検出手段と、上記駆動輪に伝達され
る駆動力と上記駆動輪に発生するスリップの変動巾とを
第2のパラメータとして同第2のパラメータと路面状態
との関係を示す駆動力−スリップ変動巾特性を予め記憶
し、上記駆動力検出手段によって検出された上記駆動力
と上記変動巾演算手段によって求められた上記スリップ
変動巾とに基づき上記駆動力−スリップ変動巾特性から
路面状態を検出する第2の路面状態検出手段と、上記第
1の路面状態検出手段と上記第2の路面状態検出手段の
夫々の検出結果に基づき、予め設定された判定条件に従
い路面状態を判定して路面状態判定信号を出力する路面
状態判定手段とにより構成されることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明ではタイヤの縦方向の力(駆動力)に着
目し、タイヤ駆動力をエンジン運転状態から推定し、更
に車輪のスリップ及びスリップの変動巾と、駆動力との
関係から路面状態を走行中に検出する。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図1は、前輪駆動型の車両に、本発明を適用
した実施例を示すブロック図である。
【0011】図1に示すように本実施例の路面状態検出
装置は、駆動輪のスリップとしてスリップ率を検出する
スリップ率検出部1と、変動巾演算部2と、駆動力検出
部3と、第1の路面状態検出部4と、第2の路面状態検
出部5と、路面状態判定部6と、運転状態検出部7で構
成されている。
【0012】まず全体の概要を説明する。スリップ率検
出部1は、スリップ率、つまり前輪速度と後輪速度の差
(スリップ量)を、後輪速度で割った値を求める。変動
巾演算部2は、所定期間毎に、その期間内におけるスリ
ップ率の最大値から最小値を減算したスリップ率の変動
巾を求める。駆動力検出部3はタイヤが発生する駆動力
を検出する。路面状態検出部4は駆動力とスリップ率か
ら路面状態がHμであるかLμであるかを、あらかじめ
記憶した特性を基に検出する。路面状態検出部5は駆動
力と変動巾から路面状態がHμであるかLμであるか
を、あらかじめ記憶した特性を基に検出する。路面状態
判定部6は、路面状態検出部4,5の検出結果を基に、
路面状態がHμであるかLμであるかを最終的に決定す
る。運転状態検出部7は、運転状態が所定の中止条件に
なったときに、路面状態判定部6に判定中止指令を出
す。
【0013】次に各部の詳細構成及び動作を、ブロック
図である図1及びフロー図である図2を参照して説明す
る。
【0014】スリップ率検出部1では、前輪速度センサ
11で検出した前輪速度VF と、後輪速度センサ12で
検出した後輪速度VR との減算を減算部13で行いスリ
ップ量ΔVを求める。割算部14はスリップ量ΔVを後
輪速度VR で割り算することにより、スリップ率SR
求める(ステップ1)。平均処理部15は、あらかじめ
決めたT1 秒(例えば500m秒)間に得た各スリップ
率SR を平均したスリップ率SRAを求めて出力する(ス
テップ2)。
【0015】駆動力検出部3では、エンジン回転数セン
サ31で検出したエンジン回転数Nと、A/Nセンサ3
2で検出したA(空気量)/N(エンジン回転数)を示
すA/N信号が、エンジン出力マップ部33に送られ、
このエンジン出力マップ部33に記憶されたマップを用
いてエンジン出力Pを求める(ステップ3)。変換部3
4はエンジン出力Pにトランスミッションの変速比iT
及び終減速比iF を掛けてエンジンの駆動力FE を求め
る。演算部35は、エンジン駆動力FE をタイヤ半径R
T で割ることによりタイヤでの駆動力FT を求める(ス
テップ4)。平均処理部36は、あらかじめ決めたT1
秒(例えば500m秒)間に得た各駆動力FT を平均し
た駆動力FTAを求めて出力する(ステップ5)。
【0016】第1の路面状態検出部4には、駆動力FTA
とスリップ率SRAをパラメータとし、あらかじめ試験・
解析によりパラメータFTA,SRAと路面の滑り易さとの
関係を示す駆動力−スリップ率特性(ブロック中に示し
た特性)が記憶されている。この路面状態検出部4は、
駆動力FTAとスリップ率SRAが入力されると駆動力−ス
リップ率特性を用いて路面状態が高路面摩擦係数(H
μ)となっているか低路面摩擦係数(Lμ)になってい
るかを判定する(ステップ6)。このステップ6では、
入力された駆動力FTAとスリップ率SRAによってブロッ
ク中の特性図内に示される点がA1Hの領域にあれば高
路面摩擦係数(Hμ)と判定し、A1Lの領域にあれば
低路面摩擦係数(Lμ)と判定する。Hμと判定したと
きには検出信号A1Hを出力し、Lμと判定したときに
は検出信号A1Lを出力する(ステップ6)。
【0017】変動巾演算部2では、最大値ホールド部2
1があらかじめ決めたT1 秒(例えば500m秒)間の
中で最大のスリップ率SRMAXをホールドし(ステップ
7)、最小値ホールド部22があらかじめ決めたT1
(例えば500m秒)間の中で最小のスリップ率SRMIN
をホールドする(ステップ8)。そして、減算部23
で、スリップ率SRMAXからスリップ率SRMINを減算して
スリップ率SR の変動巾S H を求め出力する(ステップ
9)。
【0018】第2の路面状態検出部5には、駆動力FTA
とスリップ変動巾SH をパラメータとし、あらかじめ試
験・解析によりパラメータFTA,SRAと路面の滑り易さ
との関係を示す駆動力−スリップ率の変動巾特性(ブロ
ック中に示した特性)が記憶されている。この路面状態
検出部5は、駆動力FTAとスリップ変動巾SH が入力さ
れると駆動力−スリップ率変動巾特性を用いて路面状態
が高路面摩擦係数(Hμ)となっているか低路面摩擦係
数(Lμ)になっているかを判定する(ステップ1
0)。このステップ10では、入力された駆動力FTA
スリップ変動巾SHによってブロック中の特性図中に示
される点がA2Hの領域にあれば高路面摩擦係数(H
μ)と判定し、A2Lの領域にあれば低路面摩擦係数
(Lμ)と判定する。Hμと判定したときには検出信号
A2Hを出力し、Lμと判定したときには検出信号A2
Lを出力する(ステップ10)。
【0019】運転状態検出部7は、次のいずれかの状態
を検出すると判定中止指令Dを路面状態判定部6に送
る。 駆動力FTAがあらかじめ設定した値よりも小さい。 車両の操舵角があらかじめ設定した値よりも大き
い。 車両に搭載された変速機の変速操作が行なわれてい
る。 車両の車速があらかじめ設定した速度よりも低い。
【0020】路面状態判定部6は、判定処理部61と、
連続一致検出部62を有している。判定処理部61は、
路面状態検出部4,5から検出信号を受け、次に示すよ
うに検出信号の組み合わせにより、路面状態がHμであ
るかLμであるかを判定する(ただし判定中止指令Dが
出力されていないとき)。 (1)検出部4から検出信号A1Lを受け、検出部5か
ら検出信号A2Lを受けたときには、Lμであると判定
する(ステップ11,12,13,14)。 (2)検出部4から検出信号A1Hを受け、検出部5か
ら検出信号A2Hを受けたときには、Hμであると判定
する(ステップ11,12,15,16)。 (3)上記以外の組み合わせのときにはHμであると判
定する。 なお運転状態検出部7から判定中止指令Dが出力される
と、判定処理部61は、上記(1)(2)(3)の判定
条件を無視して、Hμであると判定する。
【0021】連続一致検出部62は、判定処理部61で
判定した判定結果が所定回連続したときに限りこの判定
結果を路面状態を示す最終判定として出力する(ステッ
プ17,18)。つまり、判定処理部61による判定が
Lμであることが所定回連続したときに、路面状態がL
μであることを示す最終判定Lを出力し、判定処理部6
1による判定がHμであることが所定回連続したとき
に、路面状態がHμであることを示す最終判定Hを出力
し、判定処理部61による同一の判定が所定回連続しな
いときには、前回の最終判定をそのまま出力する。
【0022】そして連続一致検出部62から出力される
最終判定L,Hに応じて各制御装置により、路面状態に
応じた制御をする。
【0023】なお上記実施例では、連続一致検出部62
は判定処理部61による判定が所定回数連続したときに
その判定に応じた最終判定を出力し、所定回数連続しな
いときには前回の最終判定をそのまま出力しているが、
所定回数連続しないときには予め設定した所定の路面状
態、例えばHμを示す判定信号を出力するようにしても
よい。また路面状態判定部6を判定処理部61だけで構
成するようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、車両の走行時において常に路面の滑
り易さを検出することができる。よって検出結果を利用
して路面状態に応じた各種の運転制御が走行中のいつで
も開始することができ、安全な走行を確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図。
【図2】実施例の動作を示すフロー図。
【符号の説明】
1 スリップ率検出部 2 変動巾演算部 3 駆動力検出部 4 路面状態検出部 5 路面状態検出部 6 路面状態判定部 7 運転状態検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 19/02 B60T 8/58 F02D 29/02

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の駆動輪のスリップを検出するスリ
    ップ検出手段と、 同スリップ検出手段によって検出されたスリップの変動
    巾を求める変動巾演算手段と、 上記駆動輪に伝達される駆動力を検出する駆動力検出手
    段と、 上記駆動輪に伝達される駆動力と上記駆動輪のスリップ
    とを第1のパラメータとして同第1のパラメータと路面
    状態との関係を示す駆動力−スリップ特性を予め記憶
    し、上記駆動力検出手段によって検出された上記駆動力
    と上記スリップ検出手段によって検出された上記スリッ
    プとに基づき上記駆動力−スリップ特性から路面状態を
    検出する第1の路面状態検出手段と、 上記駆動輪に伝達される駆動力と上記駆動輪に発生する
    スリップの変動巾とを第2のパラメータとして同第2の
    パラメータと路面状態との関係を示す駆動力−スリップ
    変動巾特性を予め記憶し、上記駆動力検出手段によって
    検出された上記駆動力と上記変動巾演算手段によって求
    められた上記スリップ変動巾とに基づき上記駆動力−ス
    リップ変動巾特性から路面状態を検出する第2の路面状
    態検出手段と、 上記第1の路面状態検出手段と上記第2の路面状態検出
    手段の夫々の検出結果に基づき、予め設定された判定条
    件に従い路面状態を判定して路面状態判定信号を出力す
    る路面状態判定手段とにより構成されることを特徴とす
    る路面状態検出装置。
  2. 【請求項2】 上記車両の運転状態が所定の中止条件を
    満たすときに判定中止指令を出力する運転状態検出手段
    を更に有し、上記路面状態判定手段は上記運転状態検出
    手段によって上記判定中止指令が出力されると上記路面
    状態の判定を中止することを特徴とする請求項1の路面
    状態検出装置。
  3. 【請求項3】 上記路面状態判別手段は少なくとも路面
    が高摩擦係数と低摩擦係数とのいずれを有するものであ
    るかを判定するものであって、上記路面状態の判定を中
    止したときには上記路面が高摩擦係数を有するものであ
    るとする信号を上記路面状態判定信号として出力するこ
    とを特徴とする請求項2の路面状態検出装置。
  4. 【請求項4】 上記運転状態検出手段は上記駆動力検出
    手段によって検出された上記駆動力が所定の駆動力より
    小さいときに上記判定中止指令を出力することを特徴と
    する請求項2の路面状態検出装置。
  5. 【請求項5】 上記運転状態検出手段は上記車両の操舵
    角が所定の操舵角より大きいときに上記判定中止指令を
    出力することを特徴とする請求項2の路面状態検出装
    置。
  6. 【請求項6】 上記運転状態検出手段は上記車両に搭載
    された変速機の変速操作が行われているときに上記判定
    中止指令を出力することを特徴とする請求項2の路面状
    態検出装置。
  7. 【請求項7】 上記運転状態検出手段は上記車両の車速
    が所定速度より低いときに上記判定中止指令を出力する
    ことを特徴とする請求項2の路面状態検出装置。
  8. 【請求項8】 上記路面状態検出手段は上記第1の路面
    状態検出手段と上記第2の路面状態検出手段の夫々の検
    出結果に基づき、予め設定された判定条件に従って判定
    された判定結果が所定回数連続して同一である場合に限
    り上記判定結果に応じた路面状態判定信号を出力し、そ
    れ以外の場合には予め設定された所定の路面状態を示す
    信号を上記路面状態判定信号として出力することを特徴
    とする請求項1の路面状態検出装置。
  9. 【請求項9】 上記路面状態判別手段は少なくとも路面
    が高摩擦係数と低摩擦係数とのいずれを有するものであ
    るかを判定するものであって、上記判定結果が所定回数
    連続して同一である場合に限り上記判定結果に応じた路
    面状態判定信号を出力し、それ以外の場合には上記路面
    が高摩擦係数を有するものであるとする信号を上記路面
    状態判定信号として出力することを特徴とする請求項8
    の路面状態検出装置。
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