JP3035942B2 - 車両のスリップ制御装置 - Google Patents

車両のスリップ制御装置

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JP3035942B2
JP3035942B2 JP1318892A JP31889289A JP3035942B2 JP 3035942 B2 JP3035942 B2 JP 3035942B2 JP 1318892 A JP1318892 A JP 1318892A JP 31889289 A JP31889289 A JP 31889289A JP 3035942 B2 JP3035942 B2 JP 3035942B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関を動力源とする車両の加速時のス
リップ制御装置に関する。
〔産業上の利用分野〕
高出力車両では加速時にエンジンの回転の急な上昇に
タイヤ面と路面との間の摩擦が追いつかずタイヤはグリ
ップを失いスリップが発生することがある。スリップの
発生を防止するための技術として、スリップの発生を駆
動輪の回転数と従動輪の回転数の差として知り、その差
が所定値以上のときが車輪の最大のグリップ力が得られ
る最適スリップ量と見なし、従動輪の回転数に体してそ
の所定値を乗せた回転数を駆動輪の回転数を目標値とし
ている。ここにスリップの度合いを規定するためスリッ
プ率なる用語を導入し、スリップ率とは駆動輪の回転数
をVRとし、従動輪の回転数をVTとしたとき 1−VT/VR となる。
ところが、最大のグリップが得られるスリップ率は路
面の摩擦係数μの状態によって変化し、スリップ率を固
定した制御では変化する路面に対していつも最大のグリ
ップが得られるように制御することはできない。
そこで、特開昭61−235232号公報ではスリップ率とタ
イヤ摩擦係数との関係のピーク(即ち最大のグリップ力
が得られるスリップ率の値)が車輪回転速度が急上昇す
る点に対応することに着目し、スリップ率の変化率を検
出し、スリップ率の変化率が所定値の点(即ち、車輪の
回転速度が急変する点)のスリップ率を知り、このとき
のスリップ率を目標スリップ率とし、スリップ制御を行
っている。即ち、第4図は加速の時間経過と、駆動輪の
速度の変化を実線で、従動輪の速度の変化を破線で示
す。図のQで示す点が駆動輪の速度が急変する点であ
り、これが最適なスリップ率の点に対応する。一方、第
5図の実線l1はスリップ率と車両の前後力との関係であ
り、そのピークの点Q′が第4図のQに相当するとみな
される。そこで、従来技術ではスリップ制御中のスリッ
プ率の変化を算出し、その値をQ′点に相当するスリッ
プ率の変化率の所定値と比較し、その値に到達したとき
のスリップ率を目標スリップ率として更新することによ
り、路面摩擦係数μに応じた最適スリップ率を得ようと
している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術では発進後スリップ制御の過程の途中にお
いて、路面の状態が変化した場合において、グリップを
最大とする制御ができない。即ち、路面μが急に降下し
た場合を考えると、スリップ率は急変し、今までの目標
スリップ率は最適スリップ率ではあり得ない。そして目
標値がその路面に対する最適の値より大きいため、却っ
てスリップが大きくなる。逆に路面μがスリップ制御中
に急に増大した場合には、スリップ率は下がるが、スリ
ップ率の変化自体はスリップ制御開始時(発進時)程に
は急に変化しないので、目標スリップ率の更新はされな
いので、加速性の改善にはつながらない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の請求の範囲に記載の発明によれば、駆動輪を
駆動するトルクを制御して車両のスリップを制御する車
両スリップ制御装置であって、基準速度と目標スリップ
状態値に基づき演算された目標速度と、実速度の偏差か
ら制御偏差をもとめる制御偏差算出手段と、 所定時間内に発生した制御偏差の和が、予め定めた所
定値以下の場合に安定駆動されていると判定し、予め定
めた所定値以上の場合に安定駆動されていないと判定す
る安定性判定手段と、 安定駆動されていると判定された場合には所定時間内
に発生した制御偏差の和が予め定めた所定値となる安定
駆動の限界まで駆動輪を駆動するトルクを段階的に増大
し、安定駆動されていないと判定された場合には所定時
間内に発生した制御偏差の和が予め定めた所定値となる
安定駆動の限界まで駆動輪を駆動するトルクを段階的に
減少し、安定駆動の限界のトルクで駆動輪が駆動される
ように駆動トルクをフィードバック制御する駆動輪トル
ク制御手段とを備え、 車両が路面状況にかかわらず同じ安定駆動の限界のス
リップを保ち常に最大の加速力を得るようにされている
車両のスリップ制御装置が提供される。
〔作用〕
上記のように構成された車両のスリップ制御装置によ
れば、制御偏差算出手段により基準速度と目標スリップ
状態値に基づき演算された目標速度と、実速度の偏差か
ら制御偏差をもとめ、安定性判定手段が所定時間内に発
生した制御偏差の和が、予め定めた所定値以下の場合に
安定駆動されていると判定し、予め定めた所定値以上の
場合に安定駆動されていないと判定する。そして、駆動
輪トルク制御手段が、安定駆動されていると判定された
場合には所定時間内に発生した制御偏差の和が予め定め
た所定値となる安定駆動の限界まで駆動輪を駆動するト
ルクを段階的に増大し、安定駆動されていないと判定さ
れた場合には所定時間内に発生した制御偏差の和が予め
定めた所定値となる安定駆動の限界まで駆動輪を駆動す
るトルクを段階的に減少し、安定駆動の限界のトルクで
駆動輪が駆動されるように駆動トルクをフィードバック
制御する。かくして、車両は路面状況にかかわらず同じ
安定駆動の限界のスリップを保ち常に最大の加速力を得
ることができる。
〔実施例〕
第2図において、8は車体の輪郭を表し、内燃機関が
搭載される。10は内燃機関の本体、12は吸気管、14はサ
ージタンク、16は主スロットル弁、18はアクセルペダ
ル、20はエアローメータである。アクセルペダル18によ
って駆動される主スロットル弁16の上流に副スロットル
弁22が設けられ、副スロットル弁22はアクチュエータ
(例えばステップモータ)24に連結される。アクチュエ
ータ24は加速時に副スロットル弁22の閉鎖制御を行うも
のである。エンジン10の回転軸は自動変速機28に連結さ
れ、自動変速機28の出力軸30はディファレンシャルギヤ
32を介して駆動側の車輪34に連結される。36は従動側の
車輪である。周知のように自動変速機28は油圧制御用の
複数のシフトバルブ40を具備しており、運転者に操作さ
れるシフトレバーの位置を検出するシフトレバー位置セ
ンサ42の位置に応じた変速制御が変速機制御回路44によ
って周知のように実行される。
エンジン制御回路46はこの発明と直接に関係しないた
め説明しない燃料制御などに加えてこの発明の副スロッ
トル弁22の閉鎖制御を行うものである。この制御の実行
のため種々のセンサが制御回路46に接続されており、ま
ずエンジン回転数センサ47はエンジン回転数NEに応じた
信号を発生し、スロットル弁開度センサ45は主スロット
ル弁16の開度に応じた信号を発生する。駆動輪34に対向
して駆動輪回転速度センサ48が設けられ、駆動輪34の回
転速度VRを知ることができる。一方、従動輪36に対向し
て従動輪回転速度センサ50が設けられ、従動輪36の回転
速度VTを知ることができる。
次にエンジン制御回路46の作動をフローチャートによ
って説明する。このルーチンは一定時間毎に実行される
ものとする。ステップ60ではスリップ(TRC)制御条件
か否か判別される。この判別としては、駆動輪速度が従
動輪速度以上か否か(所定スリップ率以上か)で行われ
る。
TRC制御条件ではないときは副スロットル弁22の制御
は行われず、ステップ60よりステップ62に進み、フラグ
FTRCがリセットされ、次にステップ64に進み、副スロッ
トル弁22の開度値θが副スロットル弁22の全開に相当す
る値(max)とされる。FTRCはトラクション制御時にセ
ット(1)され、非制御時にリセット(0)される。
加速の場合はステップ66に進み、FTRC=1か否か判別
される。今回初めてスリップ制御を行うとするとFTRC=
0(ステップ62)であるためステップ68に進み、FTRC=
1とされ、次いでステップ70において、副スロットル弁
22の開度値θに初期値θが入れられる。この初期値θ
の決定の仕方は色々とあるが、例えば、スリップ制御
開始時のエンジンのトルクに応じて決めることができ
る。
次ぎに、トラクション制御状態においてこのルーチン
に回ってきたときFTRC=1であるため(ステップ61)、
ステップ66よりステップ72に進み、グリップ判別因子GR
IPが により算出される。ここに、後述のようにΔViは制御偏
差であり、ΔViの絶対値の総和をとることにより、或る
期間にわたっての制御偏差の総和、即ち制御の安定性、
ひいてはグリップを判別する一つの因子となる。ステッ
プ74ではヨーイングの有無が判別され、ステップ76では
ステップ72で計算されるグリップ判別因子GRIPが所定値
Xより小さいか否か判別される。GRIP≦Xであるとき
は、制御が安定に行われている(グリップが有る)とみ
てスリップ率に対応するスリップ量KTがインクリメント
され、GRIP>Xであるときは制御不安定領域とみてステ
ップ80に進み、KTがデクリメントされる。始めに述べた
スリップ率の定義より、スリップ率は (VS−VF)/VF=KT/VF となり、KTがスリップ率を代表している。
ステップ74でヨーイング無しとの判別のときはステッ
プ76に進み、グリップ因子GRIP<所定値Xか否か判定さ
れる。ステップ76でGRIP≧Xと判定されたときは前記ス
テップ80に進み、ステップ76でGRIP<Xの判定のときは
ステップ78に進み、KTがαだけインクリメントされる。
ステップ74でヨーイング有りとの判別のときはステップ
80に進む。第5図において、mはスリップ率とヨーイン
グのとの間の一般的な関係を示すが、ヨーイングが大き
いときは制御を安定に行えないので前後力の如何に係わ
らず、目標スリップ率を小さくするようにステップ80に
流れる。ヨーイングの判定のため公知の横方向の加速度
センサを採用することができる。第4図は前述のように
加速における時間の車輪速度との関係、一方第5図の
l1,l2はスリップ率と車両前後力TF(即ち、タイヤのグ
リップ性)との関係を示す。S1,S2,S3とスリップ率が上
がって行くにしたがって、TFは増大し、S3がピークの点
Q′の点(第4図のQに相当する)となる。S3に到達す
る以前はスリップ量は少ないため前記のグリップ因子GR
IPの値は小さくなり、S3を過ぎるとスリップが大きくな
り、制御が不安定となるため前記のグリップ因子GRIPは
大きくなる。従って、GRIPの値が小さい範囲において
(ステップ76でYes)KTをインクリメントしてゆくこと
により(ステップ78)最適な加速性能を得ることができ
るスリップ率を得ることができる。
再び第3図において,ステップ82では目標車速VSが VS=VT+KT により算出される。ここにVTは従動輪36の回転速度であ
る。ステップ84では速度センサ48によって検出される駆
動輪34の回転速度VRから速度センサ50によって検出され
る従動輪36の回転速度VT+KT=Vsの差(即ち制御偏差) ΔV=VS−VR が算出される。次にステップ86ではステップ84で算出さ
れる今回の速度差ΔVから前回このルーチンを実行した
ときの速度差ΔVi-1の差Δ、 Δ=ΔV−ΔVi-1 が算出される。これは速度差の変化割合、即ちスリップ
の変化の度合い、即ち急なスリップがおきているか否か
を示す。
ステップ88ではスロットル弁開度の時間変化割合Δθ
が、 Δθ=a×ΔV+b×Δ によって算出される。
ステップ90では副スロットル弁22の開度値θが θ=θi-1+Δθ によって算出される。
ステップ92では次回の処理のためθをθi-1に入れ
る。ステップ94では、ΔVがΔV1に、ΔV1がΔV2に、同
様にして、ΔVn-1がΔVnに入れられる。これは、ステッ
プ72でGRIPを算出するのに使用される。尚、nの数は制
御安定性を判断することができる適当な値に設定され、
例えば、1秒間におけるViが平均される。
ステップ96では、以上のステップ64,70,90で算出され
るスロットル弁開度値θに応じたスロットル弁開度信号
がアクチュエータ24に出力され、演算されたスロットル
弁開度値が得られる。
第6図はこの発明における加速時(即ちスリップ制御
時)の車輪速度と、グリップの有無、車輪前後の加速度
の変化を時間に対して示す。グリップ有りと判定される
(ステップ76でYes)と目標車速VSはVS+α,VS+2α,V
S+3αのように増大される(ステップ78)。グリップ
無しと判定されると(ステップ76でNo)、目標車速VSは
VS+3α,VS+2α,VS+αのように順次小さくされる
(ステップ80)。この制御による車両前後のGの変化を
実線で、この発明の制御を実施しない場合を点線で示
す。この発明により斜線の部分だけ加速性能を向上させ
ることができることが分かる。
ステップ72のGRIPの算出は、車両速度センサを左右の
車輪毎に持っている場合は、夫々の車輪につきGRIPを個
別に算出し、安定判別してもよい。スリップ72の前後加
速力に応じた制御安定性の判別条件式としては、実施例
のような隣接する制御偏差の平均値の代わりに、隣接す
る制御偏差の二乗平均、即ち、 によって算出してもよい。
また、車輪の加速度G又はその二乗平均が所定範囲に
あることをみても、安定性の判別は可能である。
実施例は駆動輪に加わるトルクを副スロットル弁22に
よりアクセルペダル18とは独立に制御することでスリッ
プを抑制するシステムにつき説明したが、この発明のア
イディアは、他の手段によってスリップを抑制するも
の、例えば、ブレーキから駆動輪に加わる制動トルクを
変化させるもの、燃料供給量を変化させることによりエ
ンジン出力トルクを変化させるもの、にも等しく適用す
ることができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、制御の安定性よりグリップ状態を
判別し、グリップあることを条件として駆動輪のスリッ
プ率が大きくなるように制御されるので、路面の変化状
態に係わらず車両の加速性能を向上させることができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の機能構成ブロック図。 第2図はこの発明の実施例構成図。 第3図は制御回路の作動を示すフローチャート。 第4図は加速後の経過時間と車輪速度との関係を示すグ
ラフ。 第5図はスリップ率と車両の前後力との関係を示すグラ
フ。 第6図はこの発明のスリップ率の変化作動を模式的に説
明するタイミング図。 10……エンジン本体、12……吸気管、 14……サージタンク、16……主スロットル弁、 18……アクセルペダル、22……副スロットル弁、 24……アクチュエータ、28……変速機、 34……駆動輪、36……従動輪、 45……スロットル弁開度センサ、 46……制御回路、47……エンジン回転数センサ、 48……駆動輪回転数センサ、 50……従動輪回転数センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 28/16 B60K 41/00 - 41/28 B60T 7/12 - 7/22 B60T 8/32 - 8/96 F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動輪を駆動するトルクを制御して車両の
    スリップを制御する車両スリップ制御装置であって、 基準速度と目標スリップ状態値に基づき演算された目標
    速度と、実速度の偏差から制御偏差をもとめる制御偏差
    算出手段と、 所定時間内に発生した制御偏差の和が、予め定めた所定
    値以下の場合に安定駆動されていると判定し、予め定め
    た所定値以上の場合に安定駆動されていないと判定する
    安定性判定手段と、 安定駆動されていると判定された場合には所定時間内に
    発生した制御偏差の和が予め定めた所定値となる安定駆
    動の限界まで駆動輪を駆動するトルクを段階的に増大
    し、安定駆動されていないと判定された場合には所定時
    間内に発生した制御偏差の和が予め定めた所定値となる
    安定駆動の限界まで駆動輪を駆動するトルクを段階的に
    減少し、安定駆動の限界のトルクで駆動輪が駆動される
    ように駆動トルクをフィードバック制御する駆動輪トル
    ク制御手段とを備え、 車両が路面状況にかかわらず同じ安定駆動の限界のスリ
    ップを保ち常に最大の加速力を得るようにされているこ
    とを特徴とする車両のスリップ制御装置。
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