JP4803058B2 - 車両用トラクション制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動輪のスリップを抑制する車両用トラクション制御装置に関する。

左右の駆動輪のうち、加速スリップが大きい車輪に対して制動力を付加し、車両のトラクション性能を確保するトラクション制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２００４−３１６６３９号公報 特開平１１−７８８３７号公報 特許第２９０３８０４号公報

駆動源から差動機構であるディファレンシャルを介して駆動力が伝達される左右の駆動輪では、これら左右の駆動輪の両方が加速スリップしている場合、そのうちの一方の駆動輪にのみ制動力を付加するとディファレンシャルの機構上、他方の駆動輪に伝達される駆動力が増加するので、他方の駆動輪のスリップが急激に大きくなる。このように他方の駆動輪のスリップが大きくなると今度はこの他方の駆動輪に対して制動力が付加されるので、一方の駆動輪のスリップが急激に大きくなる。このように特許文献１の装置では、左右の駆動輪のスリップが交互に急激に大きくなる、いわゆるスリップのハンチングが発生するおそれがある。

そこで、本発明は、左右の駆動輪のスリップが交互に大きくなるスリップのハンチングを防止することが可能な車両用トラクション制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の車両用トラクション制御装置は、差動機構を介して駆動力が伝達される左右の駆動輪を有する車両に適用され、前記左右の駆動輪のうち加速スリップが大きい駆動輪に対して制動力を付加する制御手段を備えたトラクション制御装置において、前記制御手段は、前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合、前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を制限し、かつ前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合に前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を前記左右の駆動輪のいずれか一方の駆動輪のみがスリップしている場合にそのスリップしている駆動輪に対して付加する制動力よりも小さくすることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の車両用トラクション制御装置によれば、左右の駆動輪の両方がスリップしていた場合、加速スリップの大きい駆動輪に対して付加する制動力を制限するので、制動力が付加されなかった方の駆動輪に伝達される駆動力の増加を抑えることができる。そのため、制動力が付加されなかった方の駆動輪のスリップが急激に大きくなることを防止してスリップのハンチングを防止することができる。また、このようにスリップのハンチングを防止することにより、異音の発生を抑制するとともに車両の挙動を安定化させることができる。

本発明の第１の車両用トラクション制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記左右の駆動輪の回転速度の差と前記車両の横方向への加速度とに基づいて前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を設定してもよい（請求項２）。この場合、左右の駆動輪の回転速度の差を小さくし、また車両の走行状態を考慮した制動力を設定できる。そのため、車両を安定な走行状態に維持しつつ駆動輪の加速スリップを小さくできる。

本発明の第２の車両用トラクション制御装置は、差動機構を介して駆動力が伝達される左右の駆動輪を有する車両に適用され、前記左右の駆動輪のうち加速スリップが大きい駆動輪に対して制動力を付加する制御手段を備えたトラクション制御装置において、前記制御手段は、前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合、前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を制限し、かつ前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合には、前記左右の駆動輪の回転速度の差、前記車両の横方向への加速度に基づいて設定される基本制御ゲイン、及び前記車両が走行している路面の摩擦係数に基づいて設定される１未満の値の補正制御ゲインの積を前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する目標制動力として算出し、前記左右の駆動輪のいずれか一方の駆動輪のみがスリップしている場合には、前記左右の駆動輪の回転速度の差と前記基本制御ゲインとの積を前記左右の駆動輪のうちのスリップしている駆動輪に対して負荷する目標制動力として算出することにより、上述した課題を解決する（請求項３）。

本発明の第１又は第２の車両用トラクション制御装置の一形態においては、前記車両が走行している路面の摩擦係数を取得する摩擦係数取得手段をさらに備え、前記制御手段は、前記摩擦係数取得手段により取得された摩擦係数が小さいほど前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合に前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を小さくしてもよい（請求項４）。路面の摩擦係数が小さいほど少しの駆動力の増加でもスリップが大きくなり易くなるため、このように路面の摩擦係数が小さいほど制動力を小さくすることにより、制動力が付加されなかった方の駆動輪のスリップの急激な増大を適切に抑制することができる。そのため、スリップのハンチングを防止することができる。また、本発明の第１又は第２の車両用トラクション制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記車両が有する従動輪の回転速度に基づいて前記左右の駆動輪の両方がスリップしているか否か判定してもよい（請求項５）。このように従動輪の回転速度を基準とすることにより、左右の駆動輪の両方がスリップしているか否かの判定精度を高めることができる。

以上に説明したように、本発明の車両用トラクション制御装置によれば、左右の駆動輪の両方がスリップしている場合、加速スリップが大きい方の駆動輪に付加する制動力を制限するので、スリップのハンチングを防止することができる。

図１は、本発明の一形態に係るトラクション制御装置が組み込まれた車両１０を示している。車両１０は、左右の前輪１１Ｌ、１１Ｒ及び左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒを備えた４輪自動車であり、走行用動力源としての内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１３からトランスミッション１４及び差動機構としてのディファレンシャル１５を介して各後輪１２Ｌ、１２Ｒに動力が伝達される。このように動力が伝達されるため車両１０においては、左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒが駆動輪となり、左右の前輪１１Ｌ、１１Ｒが従動輪となる。なお、本発明では左右の前輪１１Ｌ、１１Ｒを転動輪と呼ぶこともある。なお、ディファレンシャル１５は、一般に車両に設けられる周知のものでよいため、詳細な説明は省略する。

各前輪１１Ｌ、１１Ｒ及び各後輪１２Ｌ、１２Ｒには、車輪とともに回転するブレーキディスク２０と、ブレーキディスク２０を挟み込んで各車輪に制動力を付加するブレーキキャリパ２１とがそれぞれ設けられている。また、各前輪１１Ｌ、１１Ｒ及び各後輪１２Ｌ、１２Ｒには車輪速センサ３１ａ〜３１ｄがそれぞれ設けられている。図２に拡大して示したようにブレーキキャリパ２１は、ブレーキディスク２０に押し付けられるブレーキパッド２２と、ブレーキパッド２２を駆動するシリンダ２３とを備えている。各シリンダ２３は、ブレーキ配管２４を介してブレーキアクチュエータ２５にそれぞれ接続されている。ブレーキアクチュエータ２５は、その内部に油圧ポンプ及び電磁バルブ等を有し、この油圧ポンプにてブレーキペダル１６にて操作されるマスタシリンダ２６内のブレーキオイルを各シリンダ２３に送出することにより各車輪に制動力を付加する。ブレーキアクチュエータ２５は、その内部に設けられている電磁バルブの開閉によって各シリンダ２３内の油圧をそれぞれ調整でき、これにより各車輪１１Ｌ、１１Ｒ、１２Ｌ、１２Ｒに付加する制動力をそれぞれ別々に調節することができる。

ブレーキアクチュエータ２５の油圧ポンプ及び電磁バルブの各動作は、スキッドコントロールコンピュータ（以下、コンピュータと略称することがある。）３０により制御されている。コンピュータ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成される。コンピュータ３０は、車両１０の挙動に応じて車両１０の各車輪に対して制動力が付加されるようにブレーキアクチュエータ２５の油圧ポンプ及び電磁バルブの各動作を制御する。コンピュータ３０には、車両１０の挙動を把握するために種々のセンサが接続されている。このようなセンサとして、例えば車両１０の横方向への加速度、いわゆる横Ｇに対応した信号を出力するリニアＧセンサ３２、車両１０のヨーレートに対応した信号を出力するヨーレートセンサ３３、車両１０の速度に対応した信号を出力する車速センサ３４などがコンピュータ３０に接続されている。また、各車輪速センサ３１ａ〜３１ｄもコンピュータ３０にそれぞれ接続されている。また、車両１０にはエンジン１３の状態を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０が設けられており、コンピュータ３０はＥＣＵ４０と互いの情報を共有可能なように接続されている。

コンピュータ３０は、駆動輪である後輪１２Ｌ、１２Ｒの車輪速と従動輪である前輪１１Ｌ、１１Ｒの車輪速との差が所定値以上の場合、後輪１２Ｌ、１２Ｒの少なくともいずれか一方がスリップしていると判断してそのスリップを抑えるべく後輪１２Ｌ、１２Ｒのうち加速スリップの大きい方の後輪に対して制動力を付加するトラクション制御を実行する。このトラクション制御は、ブレーキリミテッドスリップデフ制御（以下、ブレーキＬＳＤ制御と称することがある。）とも呼ばれる。駆動輪である後輪１２Ｌ、１２Ｒの両方がスリップしているときにこのブレーキＬＳＤ制御が行われるとディファレンシャル１５の機構上、制動力が付加された一方の後輪への駆動力が制動力が付加されなかった他方の後輪に伝達されるため、他方の後輪のスリップが大きくなるおそれがある。この場合、次に他方の後輪のスリップを抑えようと他方の後輪に制動力を付加するので、最初に制動力が付加された一方の後輪のスリップが大きくなるおそれがある。そこで、コンピュータ３０は、加速スリップが大きい方の後輪に付加する制動力を適切に調整してこのようなスリップのハンチングの発生を抑えるべく図３に示した制動力制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行している。図３の制御ルーチンを実行することにより、コンピュータ３０が本発明の制御手段として機能する。

図３の制御ルーチンにおいてコンピュータ３０はまずステップＳ１１で、ブレーキＬＳＤ制御を許可する。これにより後輪１２Ｌ、１２Ｒの少なくともいずれか一方がスリップした場合、そのスリップを抑えるべく加速スリップが大きい後輪に対して制動力が付加される。次のステップＳ１２においてコンピュータ３０は、左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒのスリップ差ΔＳを演算する。スリップ差ΔＳは、各車輪速センサ３１ａ〜３１ｄの出力信号に基づいて演算する。図４は、左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒが両方ともスリップし、かつ右の後輪１２Ｒの方が左の後輪１２Ｌよりもスリップ量が大きい場合の各車輪の車輪速を示している。なお、図４の線Ｌ１が右の後輪１２Ｒの車輪速の時間変化を、線Ｌ２が左の後輪１２Ｌの車輪速の時間変化を、線Ｌ３が前輪１１Ｌ、１１Ｒの車輪速の時間変化をそれぞれ示している。駆動輪である後輪１２Ｌ、１２Ｒが空転すると後輪１２Ｌ、１２Ｒと転動輪である前輪１１Ｌ、１１Ｒとの速度差が拡大するため、後輪１２Ｌ、１２Ｒがスリップしていると判断できる。また、左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒで車輪速が異なる場合は、車輪速の大きい方がよりスリップしていると考えられる。そこで、図４に示したように左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの速度差をスリップ差ΔＳとして演算する。

続くステップＳ１３においてコンピュータ３０は、車両１０に作用している横Ｇ及び車速に基づいて基本制御ゲインＡを設定する。基本制御ゲインＡは、スリップしている車輪に対して付加する制動力をスリップ差ΔＳに基づいて算出するために設定する値であり、図５に一例を示したマップに基づいて設定される。図５に示したように基本制御ゲインＡは、横Ｇが大きいほど、又は車速が高いほど小さく設定される。なお、図５に示した横Ｇ及び車速と基本制御ゲインＡとの関係は、予め実験や数値計算などにより求め、コンピュータ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。

次のステップＳ１４においてコンピュータ３０は、車両１０が走行している路面の摩擦係数μを推定する。摩擦係数μは、例えば車両１０の前後加速度及び横加速度に基づいて推定することができる。そのため、不図示の前後加速度センサの出力及びリニアＧセンサ３２の出力に基づいて推定すればよい。このように路面の摩擦係数μを推定することにより、コンピュータ３０が本発明の摩擦係数取得手段として機能する。

続くステップＳ１５では、推定した路面の摩擦係数μに基づいて補正制御ゲインＢを設定する。路面の摩擦係数μが小さいほど、駆動輪に伝達された駆動力の増加が小さくてもその駆動輪が空転し易くなる。そのため、加速スリップの大きい一方の後輪に付加する制動力が大きいと他方の後輪のスリップ量が急に増大し易くなる。そこで、路面の摩擦係数μが小さいほどスリップ量が大きい一方の後輪に付加する制動力を小さくする。補正制御ゲインＢは、このようにスリップ量が大きい一方の後輪に付加する制動力を制限するべく設定されるものであり、例えば図６に示したマップに基づいて設定される。図６に示したように補正制御ゲインＢには、路面の摩擦係数μが小さいほど小さい値が設定される。なお、補正制御ゲインＢは、スリップしている後輪に付加する制動力を小さくするための値であるため、０以上かつ１未満の値が設定される。図６に示した関係は、例えば予め実験又は数値計算などにより求めてコンピュータ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。

次のステップＳ１６においてコンピュータ３０は、左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの両方がスリップしているか否か判断する。この判断は、例えば図４に示したように左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの車輪速が前輪１１Ｌ、１１Ｒの車輪速に予め設定した許容値Ｒを加算して設定される閾値αよりそれぞれ大きくなった場合に左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの両方がスリップしていると判断する。図４では、各後輪１２Ｌ、１２Ｒの車輪速がそれぞれ閾値を以上に変化している期間Ｔにおいて左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの両方がスリップしていると判断される。

左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの一方のみがスリップしている、又は両方ともスリップしていないと判断した場合はステップＳ１７に進み、コンピュータ３０はスリップ差ΔＳに基本制御ゲインＡを乗じて目標制動力を算出する。一方、左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの両方がスリップしていると判断した場合はステップＳ１８に進み、コンピュータ３０はスリップ差ΔＳに基本制御ゲインＡ及び補正制御ゲインＢを乗じて目標制動力を算出する。上述したように補正制御ゲインＢは１未満の値が設定されるため、このように補正制御ゲインＢを乗じることにより、目標制動力を小さくする、すなわち目標制動力を制限することができる。

ステップＳ１７又はＳ１８にて目標制動力を算出した後はステップＳ１９に進み、コンピュータ３０は加速スリップの大きい方の後輪、図４の例では右の後輪１２Ｒに対して目標制動力が付加されるようにブレーキアクチュエータ２５の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

このように本発明のトラクション制御装置によれば、駆動輪である左右の後輪１２Ｌ、１２Ｒの両方がスリップしている場合、スリップ量の大きい方の後輪に付加する制動力を制限して小さくするので、この一方の後輪が制動されたことに起因する他方の後輪の駆動力の増加を抑えることができる。そのため、他方の後輪のスリップ量の増大を抑えてスリップのハンチングを防止することができる。また、このようにスリップのハンチングを防止することにより、異音の発生を抑制するとともに車両の挙動を安定化させることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明のトラクション制御装置が適用される車両の駆動輪は後輪でなくてもよい。前輪が駆動輪の車両に本発明を適用してもよい。上述した形態では、車両の前後加速度及び横加速度に基づいて路面の摩擦係数を推定したが、車両にセンサを設けて路面の摩擦係数を検出してもよい。各車輪に設けられるブレーキはディスクブレーキに限定されない。一般に車両に設けられ、各車輪の制動力をそれぞれ制御することが可能なブレーキが各車輪に設けられていればよい。

本発明の一形態に係るトラクション制御装置が組み込まれた車両を示す図。 ブレーキキャリパの内部を拡大して示す図。 図１のスキッドコントロールコンピュータが実行する制動力制御ルーチンを示すフローチャート。 左右の後輪が両方ともスリップし、かつ右の後輪の方が左の後輪よりもスリップ量が大きい場合の各車輪の車輪速を示す図。 横Ｇ及び車速と基本制御ゲインとの関係の一例を示す図。 路面の摩擦係数と補正制御ゲインとの関係の一例を示す図。

符号の説明

１０ 車両
１１Ｌ、１１Ｒ 前輪（従動輪）
１２Ｌ、１２Ｒ 後輪（駆動輪）
１５ ディファレンシャル（差動機構）
３０ スキッドコントロールコンピュータ（制御手段、摩擦係数取得手段）

Claims (5)

1. 差動機構を介して駆動力が伝達される左右の駆動輪を有する車両に適用され、前記左右の駆動輪のうち加速スリップが大きい駆動輪に対して制動力を付加する制御手段を備えたトラクション制御装置において、
   前記制御手段は、前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合、前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を制限し、かつ前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合に前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を前記左右の駆動輪のいずれか一方の駆動輪のみがスリップしている場合にそのスリップしている駆動輪に対して付加する制動力よりも小さくすることを特徴とする車両用トラクション制御装置。
2. 前記制御手段は、前記左右の駆動輪の回転速度の差と前記車両の横方向への加速度とに基づいて前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用トラクション制御装置。
3. 差動機構を介して駆動力が伝達される左右の駆動輪を有する車両に適用され、前記左右の駆動輪のうち加速スリップが大きい駆動輪に対して制動力を付加する制御手段を備えたトラクション制御装置において、
   前記制御手段は、前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合、前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を制限し、かつ前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合には、前記左右の駆動輪の回転速度の差、前記車両の横方向への加速度に基づいて設定される基本制御ゲイン、及び前記車両が走行している路面の摩擦係数に基づいて設定される１未満の値の補正制御ゲインの積を前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する目標制動力として算出し、前記左右の駆動輪のいずれか一方の駆動輪のみがスリップしている場合には、前記左右の駆動輪の回転速度の差と前記基本制御ゲインとの積を前記左右の駆動輪のうちのスリップしている駆動輪に対して負荷する目標制動力として算出することを特徴とする車両用トラクション制御装置。
4. 前記車両が走行している路面の摩擦係数を取得する摩擦係数取得手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記摩擦係数取得手段により取得された摩擦係数が小さいほど前記左右の駆動輪の両方がスリップしている場合に前記加速スリップが大きい駆動輪に対して付加する制動力を小さくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用トラクション制御装置。
5. 前記制御手段は、前記車両が有する従動輪の回転速度に基づいて前記左右の駆動輪の両方がスリップしているか否か判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用トラクション制御装置。

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