JP4374372B2 - 駆動輪スリップ検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載され、エンジンの回転に基づいて駆動される駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置に係り、特に、自動二輪車に搭載される駆動輪スリップ検出装置に関するものである。

車両用駆動輪のスリップを判定する装置として、前後輪に車速センサを設け、この前後輪車速センサを用いて、駆動輪速度と従動輪速度の差から駆動輪のスリップを判定する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−１６２３５９号公報（４頁左下欄５行ー５頁左上欄１４行、第１図）

しかしながら、安価にシステムを構築する必要のある、例えば自動二輪車の制御システムにおいては、車速センサが前輪あるいは後輪のいずれかにのみ設けられているのが一般的であり、また、その目的は過度的な変化の検出が必要ない、例えばスピードメータ駆動などに使用されるため、センサ信号仕様の精度が低く、スリップ時の車速度検出に直接使用することができないものである。

この発明は、前記の課題を解決するために、精度の低い車速センサの代わりにクランク角センサから求めたエンジン回転速度の差分値を用いることにより、駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置を提供するものである。

また、この発明の別の発明は、従動輪に車速センサを備え、この車速センサから得られる従動輪車速を車体速度とみなし、従動輪車速とトランスミッションの変速比から非スリップ時の推定エンジン回転速度を求め、実エンジン回転速度と非スリップ時の推定エンジン回転速度との偏差をスリップに起因するエンジン回転速度とし、このエンジン回転速度の差分値を用いることにより、駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置を提供するものである。

この発明に係る駆動輪スリップ検出装置は、車両に搭載され、エンジンの回転に基づいて駆動される駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置であって、クランク角信号により算出される現在のエンジン回転速度と、前記クランク角信号により算出される前回周期のエンジン回転速度との差分値が、設定された積算開始閾値を越えたとき、前記差分値を積算演算し、前記積算値が、前記積算開始閾値より小さく設定された積算終了閾値以下のとき、前記積算値を零にリセットし、前記積算値が、設定された制御開始閾値を越えときに前記駆動輪のスリップを検出するものである。

また、別の発明に係る駆動輪スリップ検出装置は、従動輪に車速センサを備えた車両に搭載され、エンジンの回転に基づいて駆動される駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置であって、前記車速センサから得られる従動輪車速を車体速度とみなし、前記従動輪車速とトランスミッションの変速比から非スリップ時の推定エンジン回転速度をもとめ、実エンジン回転速度と非スリップ時の推定エンジン回転速度との偏差をスリップに起因するエンジン回転速度として、前記スリップに起因するエンジン回転速度の差分値が、設定された積算開始閾値を越えたとき、前記スリップに起因するエンジン回転速度差分値を積算演算し、前記積算値が、前記積算開始閾値より小さく設定された積算終了閾値以下のとき、前記積算値を零にリセットし、前記積算値が、設定された制御開始閾値を越えたときに前記駆動輪のスリップを検出するものである。

この発明により、自動二輪車のような安価な制御システムにおていも、駆動輪のスリップを精度良く検出することができ、確実にトラクションの制御を実施することが可能である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るスリップ検出装置について好適な実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１〜図６はこの発明の実施の形態１に係るスリップ検出装置を説明する図である。図１は自動二輪車の概略構成を説明する図で、前輪に車速センサが搭載されていない自動二輪車を示すものである。自動二輪車１の車体にエンジン２が搭載されており、このエンジン２は、周知のように、ガソリンなどの燃料と空気との混合体を吸引し、圧縮し、点火装置３の点火作用によりクランク軸４を回転駆動させる。そして、クランク軸４の回転角はクランク角センサ５により検出される。なお、クランク軸４はエンジン２の一部を構成している。

トランスミッション６には所定の変速比を有するギヤ（図示せず）が収納されており、このギヤの位置はギヤポジションセンサ７により検出される。駆動輪のリヤタイヤ８の出力は、エンジン２のクランク軸４からトランスミッション６、タイヤチェーン９を介して伝達され、このリヤタイヤ８と従動輪のフロントタイヤ１０により自動二輪車１は矢印で示す方向に走行する。

スロットルポジションセンサ１１は、スロットルバルブ（図示せず）の位置を検出し、この検出信号はスリップ検出装置１２に入力される。なお、クランク角センサ５の検出信号、及びギヤポジションセンサ７の検出信号もスリップ検出装置１２に入力される。

図２はスリップ検出装置１２のブロック構成図で、この図２に示すとおり、スリップ検出装置１２は、入力インターフェース１３、出力インターフェース１４、及びマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１５から構成されている。そして、ＣＰＵ１５は、センサ信号入力部１６、後輪スリップ検出部１７、トラクション制御信号出力部１８から構成されている。なお、入力インターフェース１３には、前記のように、クランク角センサ５の検出信号、ギヤポジションセンサ７の検出信号、及びスロットルポジションセンサ１１の検出信号がそれぞれ入力されるように構成されており、出力インターフェース１４から点火装置３への点火信号１９が出力されるように構成されている。

図３は、リヤタイヤ８がスリップしたときの車体速度と後輪速度の状態を示したものであり、スリップ時は、路面との摩擦力を失うため、車体速度に対して後輪速度が上昇する。後輪はタイヤチェーン９、トランスミッション６を介しクランク軸４に連結されているため、後輪速度が上昇するのと同期して、エンジン回転速度も上昇する。

しかし、前輪に車速センサが搭載されていない場合には、スリップ時の車体速度が不明であるため、前記のように構成されたスリップ検出装置１２が次のように動作して、誤検出することなくスリップ検出することが可能となる。

図４は、スリップ検出装置１２の制御内容を示したもので、クランク角センサ５からのクランク角信号により算出されたエンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔが積算開始閾値Ａを越えた場合、エンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔを積算値Ｎｅｉｎｔに加算する。
Ｎｅｉｎｔ＝Ｎｅｉｎｔ（ｎ−１）＋Ｎｅｄｌｔ
また、エンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔが積算終了閾値Ｂ以下のとき、積算値Ｎｅｉｎｔを零にリセットする。
Ｎｅｉｎｔ＝０
前記により算出された積算値Ｎｅｉｎｔが制御開始閾値Ｃ以上となったとき、スリップ状態であると判定する。
なお、スリップ時のエンジン回転速度は、トランスミッション６の変速比により異なるため、ギヤポジションセンサ７で検出されるギヤポジションにより積算開始閾値Ａ、積算終了閾値Ｂ、制御開始閾値Ｃを変化できるように構成されている。

図５は、図２に示すセンサ信号入力部１６の信号処理の一例を示すフローチャートである。この図５において、最初にステップＳ５０１でクランク角センサ５のクランク角信号パルスからエンジン回転速度を算出し、ステップＳ５０２でスロットルセンサ１１からのスロットルセンサ信号によりスロットル開度を算出し、ステップＳ５０３でギヤポジションセンサ７の入力値から現在のギヤポジションを算出する。

ステップＳ５０４でエンジン回転速度差分値が算出周期であるかを判断し、算出周期である場合は、ステップＳ５０５、ステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０５では、現在のエンジン回転速度と前回エンジン回転速度差分値算出周期時のエンジン回転速度の差から、エンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔを得る。

ステップＳ５０６では、次回のエンジン回転速度差分値算出のため、現在のエンジン回転速度を保存する。

次に、図６は、図２に示す後輪スリップ検出部１７の処理の一例を示すフローチャートである。この図６において、ステップＳ６０１では、図５のステップＳ５０３で判定されたギヤポジションに基づき、予め記憶手段、例えばＲＯＭ内に書き込まれているギヤ別の閾値Ａ，Ｂ，Ｃを設定する。

ステップＳ６０２では、図５のステップＳ５０５で算出したエンジン回転速度差分値ＮｅｄｌｔとステップＳ６０１で設定した閾値Ａとの比較を行い、
Ｎｅｄｌｔ ≧ 閾値Ａ
が成立すればステップＳ６０４に進み、不成立あれば、ステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３では、図５のステップＳ５０５で算出したエンジン回転速度差分値ＮｅｄｌｔとステップＳ６０１で設定した閾値Ｂとの比較を行い、
Ｎｅｄｌｔ ≦ 閾値Ｂ
が成立すれば、ステップＳ６０５に進む。不成立であればステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０４では、現在の積算値Ｎｅｉｎｔに今回のエンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔを加算し、ステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０５では、積算値Ｎｅｉｎｔを零にリセットし、ステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０６では、トラクション制御を実施する運転領域を制限するため、図５のステップＳ５０１、ステップＳ５０２で算出したエンジン回転速度Ｎｅとスロットル開度Ｔｈがそれぞれ、閾値Ｄ,Ｅ、閾値Ｆ,Ｇの範囲内であるかを判定し、条件が成立であればステップＳ６０７へ進み、不成立であればステップＳ６０９へ進む。なお、前記スロットル開度Ｔｈの代用として、吸入負圧で判定してもよい。

ステップＳ６０７では、ステップＳ６０４、ステップＳ６０５で算出した積算値ＮｅｉｎｔとステップＳ６０１で設定された閾値Ｃを比較し、
Ｎｅｉｎｔ ≧ 閾値Ｃ
が成立すれば、ステップＳ６０８へ進み、不成立であればステップＳ６０９に進む。

ステップＳ６０８では、トラクション制御成立として成立フラグをセットする。また、ステップＳ６０９では、トラクション制御不成立として成立フラグをクリアする。

図２に示すトラクション制御信号出力部１８は、ステップＳ６０８、ステップＳ６０９の結果から、成立フラグがセットされていれば、点火信号１９に対して、リタードあるいは休筒指令を与え、エンジン出力を抑制する。

自動車に比べて自動二輪車ではエンジン回転変動が大きく、エンジン回転速度差分値で直接スリップ検出した場合、スリップ誤検出することがあり、また、誤検出防止のためエンジン回転速度差分値の閾値を高くすると検出が遅くなり、トラクション制御が間に合わないことになる。トラクション制御では、スリップし始めの微小なスリップをいち早く誤検出せず確実に検出する必要があるが、実施の形態１に係るスリップ検出装置は、以上のように構成され、回転速度差分値の積算値を演算することにより、微小な滑りの検出を可能とし、自動二輪車のような安価な制御システムにおいても、駆動輪のスリップを精度良く検出することができ、確実にトラクション制御を実施することが可能である。

実施の形態２．
次に実施の形態２について説明する。図７〜図１０はこの発明の実施の形態２に係るスリップ検出装置を説明する図である。図７は自動二輪車の概略構成を説明する図で、この実施の形態２に係る自動二輪車７０には、従動輪となる前輪に車速センサ７１が搭載されており、この前輪車速センサ７１の検出信号は、図８に示すスリップ検出装置７２の入力インターフェース１３に入力される。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。

この実施の形態２のように、前輪車速センサ７１が搭載されている場合のスリップ検出装置７２について、以下に詳細、且つ具体的に説明するが、前輪車速センサ７１が搭載されている場合は、スリップ時においても、従動輪である前輪によって車体速度の検出が可能であるため、より精度よく、スリップ状態の検出が可能となる。

図９は、スリップ検出装置７２の制御内容を示したものである。クランク角センサ５からのクランク角信号により算出されたエンジン回転速度Ｎｅと、前輪車速センサ７１から算出された非スリップ時推定エンジン回転速度Ｎｅ_ｖｓとの偏差を下式の通りＮｅ_ｓｌｉｐとする。これにより、車体速度上昇分を排除したスリップに起因する回転速度の上昇のみを抽出できる。即ち、
Ｎｅ_ｓｌｉｐ＝Ｎｅ−Ｎｅ_ｖｓ
前記偏差Ｎｅ_ｓｌｉｐの差分値をＮｅｄｌｔとし、実施の形態１と同様に処理する。

差分値Ｎｅｄｌｔが積算開始閾値Ａを越えた場合、前記差分値Ｎｅｄｌｔを積算値Ｎｅｉｎｔに加算する。
Ｎｅｉｎｔ-＝Ｎｅｉｎｔ（ｎ−１）＋Ｎｅｄｌｔ

また、エンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔが積算終了閾値Ｂ以下のとき、積算値Ｎｅｉｎｔを零にリセットする。
Ｎｅｉｎｔ-＝０

前記により算出された積算値Ｎｅｉｎｔが制御開始閾値Ｃ以上となったとき、スリップ状態であると判定する。なお、実施の形態１と同様に、スリップ時のエンジン回転速度は、トランスミッション６の変速比により異なるため、ギヤポジションセンサ７で検出されるギヤポジションにより積算開始閾値Ａ、積算終了閾値Ｂ、制御開始閾値Ｃを変化できるように構成されている。

図１０は、図８に示すスリップ検出装置７２のセンサ信号入力部１６における信号処理の一例を示すフローチャートである。この図１０において、最初にステップＳ１００１でクランク角センサ５のクランク信号パルスからエンジン回転速度を算出し、ステップＳ１００２でスロットルセンサ１１からのスロットルセンサ信号によりスロットル開度を算出し、ステップＳ１００３でギヤポジションセンサ７の入力値から現在のギヤポジションを算出し、ステップＳ１００４で前輪車センサ７１から前輪車速を算出する。

ステップＳ１００５では、ステップＳ１００３で算出したギヤポジションとステップＳ１００４で算出した前輪車速から、非スリップ時推定エンジン回転速度Ｎｅ_ｖｓを算出する。

ステップＳ１００６では、ステップＳ１００１で算出したエンジン回転速度と、ステップＳ１００５で算出した非スリップ時推定エンジン回転速度との偏差を算出する。これは、エンジンの上昇分に対して、スリップに起因しない回転速度分を取り除くためである。

ステップＳ１００７では、エンジン回転速度差分値が算出周期であるかを判断し、算出周期である場合は、ステップＳ１００８、ステップＳ１００９に進む。

ステップＳ１００８では、現在の偏差Ｎｅ_ｓｌｉｐと、前回エンジン回転速度差分値算出周期時の偏差Ｎｅ_ｓｌｉｐとの差から、エンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔを得る。

ステップ１００９では、次回のエンジン回転速度差分値算出のため、現在の偏差Ｎｅ_ｓｌｉｐを保存する。

なお、後輪スリップ検出部１７は、実施の形態１と同様であり、ステップＳ１００８で算出したエンジン回転速度差分値Ｎｅｄｌｔを用いて、図６のフローチャートで示す処理を行い、トラクション制御信号出力部１８も実施の形態１と同様、点火信号１９により点火装置３に対してエンジン出力抑制の指令を与える。

前記実施の形態２のように、前輪（従動輪）に車速センサ７２が搭載されている制御システムの場合には、前輪車速より非スリップ時の推定エンジン回転速度を算出し、実エンジン回転速度と、非スリップ時の推定エンジン回転速度の偏差を求めることにより、スリップ検出の精度を向上させることが出来る。

以上のように、この発明に係る駆動輪スリップ検出装置は、特に、自動二輪車に搭載されて駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置として利用可能性がある。

実施の形態１に係る自動二輪車の概略構成を説明する図である。 実施の形態１に係るスリップ検出装置のブロック構成図である。 実施の形態１に係る自動二輪車のリヤタイヤがスリップしたときの車体速度と後輪速度の状態を示したものである。 実施の形態１に係るスリップ検出装置の制御内容を示したものである。 実施の形態１に係るスリップ検出装置のセンサ信号入力部の信号処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るスリップ検出装置の後輪スリップ検出部の処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る自動二輪車の概略構成を説明する図である。 実施の形態２に係るスリップ検出装置のブロック構成図である。 実施の形態２に係るスリップ検出装置の制御内容を示したものである。 実施の形態２に係るスリップ検出装置のセンサ信号入力部の信号処理を示すフローチャートである。

１、７０ 自動二輪車
２ エンジン
３ 点火装置
４ クランク軸
５ クランク角センサ
６ トランスミッション
７ ギヤポジションセンサ
８ リヤタイヤ
９ タイヤチェーン
１０ フロントタイヤ
１１ スロットルポジションセンサ
１２、７２ スリップ検出装置
１３ 入力インターフェース
１４ 出力インターフェース
１５ マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
１６ センサ信号入力部
１７ 後輪スリップ検出部
１８ トラクション制御信号出力部
１９ 点火信号
７１ 前輪車速センサ

Claims (4)

1. 車両に搭載され、エンジンの回転に基づいて駆動される駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置であって、
   クランク角信号により算出される現在のエンジン回転速度と、前記クランク角信号により算出される前回周期のエンジン回転速度との差分値が、設定された積算開始閾値を越えたとき、前記差分値を積算演算し、前記積算値が、前記積算開始閾値より小さく設定された積算終了閾値以下のとき、前記積算値を零にリセットし、前記積算値が、設定された制御開始閾値を越えときに前記駆動輪のスリップを検出することを特徴とする駆動輪スリップ検出装置。
2. 従動輪に車速センサを備えた車両に搭載され、エンジンの回転に基づいて駆動される駆動輪のスリップを検出する駆動輪スリップ検出装置であって、
   前記車速センサから得られる従動輪車速を車体速度とみなし、前記従動輪車速とトランスミッションの変速比から非スリップ時の推定エンジン回転速度をもとめ、実エンジン回転速度と非スリップ時の推定エンジン回転速度との偏差をスリップに起因するエンジン回転速度として、前記スリップに起因するエンジン回転速度の差分値が、設定された積算開始閾値を越えたとき、前記スリップに起因するエンジン回転速度差分値を積算演算し、前記積算値が、前記積算開始閾値より小さく設定された積算終了閾値以下のとき、前記積算値を零にリセットし、前記積算値が、設定された制御開始閾値を越えたときに前記駆動輪のスリップを検出することを特徴とする駆動輪スリップ検出装置。
3. 前記第１所定閾値、前記第２所定閾値、前記第３所定閾値は、ギヤポジションごとに設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の駆動輪スリップ検出装置。
4. エンジン回転速度、スロットル開度、及び吸入負圧によってスリップ検出エンジン運転領域を判定し、検出領域を制限することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の駆動輪スリップ検出装置。

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