JP4937860B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両発進時等における車輪スリップ防止装置に関する。

車輪スリップ防止装置として特許文献１に記載の技術が知られている。この車輪スリップ防止装置には、運転者の選択により路面への伝達トルクを小さくするスノーモードスイッチを備え、アクセル開度信号、車輪速センサ信号から車両の急発進と判断し、かつ、スノーモードスイッチがオンのときは、アクセル踏み込み量対応トルクの半分程度にエンジントルクを制御する。これにより、路面μが小さいときであっても車両発進時等の車輪スリップを防止している。
特開2000-170566号公報

しかしながら、上記従来技術では、急発進か否かをアクセル開度が4/8以上のときにのみ判断するため、下記に示す課題があった。
１）砂地のような路面の場合には、アクセル開度が4/8未満であっても駆動力が大きすぎて地面を掘ってしまい発進することができない場合がある。
２）アクセル開度が4/8以上で急発進と判断され、エンジントルクを一定にして砂地のような路面を走行中に路面で障害物等が存在すると、トルクが不足して発進できない場合がある。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、砂地のような路面であっても安定して発進可能な車輪スリップ防止装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明では、駆動輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、アクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度検出手段と、ドライバ要求トルクを検出するドライバ要求トルク検出手段と、ドライバがON・OFF操作可能な砂地制御切り替えスイッチと、駆動源に対し要求トルクを出力する要求トルク出力手段と、前記砂地制御切り替えスイッチがONであって、かつ、駆動輪の車輪速が所定値以上に変化したときは、駆動源のトルクを所定量減少させる第１トルクダウン制御手段と、前記砂地制御切り替えスイッチがONであって、かつ、前記第1のトルクダウン制御手段により所定量減少させた後は、前記ドライバ要求トルクよりも前記要求トルクが大きいときに、駆動源のトルクを所定量減少させる第２のトルクダウン制御手段と、前記第1のトルクダウン制御手段と前記第２のトルクダウン制御手段により減少させられた駆動源のトルクを上昇するときの上昇勾配を、前記検出されたアクセルペダル開度に基づいて設定されたトルク増大周期とトルク変化量から決定するトルク増加勾配設定手段と、を備え、前記要求トルク出力手段は、前記設定された駆動源のトルク上昇勾配に基づいて前記駆動源に対し要求トルクを出力することを特徴とする。

よって、砂地のような路面であっても、地面を掘ってしまったり、障害物により発進できないといった場合を回避しつつ安定した発進性能を確保できる。

以下、本発明の最良の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は本発明の車輪スリップ防止装置を搭載した車両の全体システム図である。本車両は前輪駆動車であり、各種センサ信号を検出して要求トルクを演算し後述するエンジンコントロールモジュールECMに出力するコントロールユニットECUと、入力された要求トルクとなるようにエンジンEのアクチュエータである電子制御スロットルの開度、燃料噴射量、点火タイミング、点火気筒数、吸排気タイミング、バルブリフト量等を制御するエンジンコントロールモジュールECMを備えている。

また、車両には、各輪FL,FR,RL,RRの車輪速を検出する車輪速センサ１と、アクセル開度等に基づいて運転者の要求トルクを検出するドライバ要求トルク検出手段２と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ４と、運転者の選択により通常制御と砂地用制御を切り替える切り替えスイッチ５が備えられている。

図２はコントロールユニットECU内で行われる車輪スリップ防止制御（以下、TCS制御）の構成を表すフローチャートである。

ステップ１０１では、切り替えスイッチがオンか否かを判断し、オンのときはLOCK MODE時と判断してステップ１０４へ進み、それ以外のときはステップ１０２へ進む。

ステップ１０２では、通常制御介入判断を行い、通常制御により介入すべきと判断したときはステップ１０３へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。ここで通常制御介入判断とは、車輪速センサ１の信号に基づいて発進スリップしているか否かを判断し、発進スリップしていると判断したときは通常制御介入と判断し、それ以外の時は介入の必要なしと判断するものである。

本実施例の場合、前輪駆動車であることから、後輪の車輪速センサ信号に基づいて車体速を推定し、この車体速に対して駆動輪の車輪速がスリップしているか否かを判断し、スリップ量が所定値以上のときは駆動輪スリップと判断している。尚、４輪駆動車であれば、Gセンサ等を備えて車体速を推定すればよい。

ステップ１０３では、通常制御を実行する。ここで通常制御とは、いわゆるTCS制御のことであり、発進スリップを抑制するためにエンジンEに対しトルクダウン要求を行うものである。このトルクダウン要求は、例えば、所定量のトルクダウン量を段階的に付与するように構成し、駆動輪のスリップが抑制されていなければ更にトルクダウンを継続し、スリップが抑制されればトルクダウンを徐々に解除するようなものである。尚、スリップ量やアクセル開度に応じてトルクダウン量を適宜設定してもよく、特に限定しない。

ステップ１０４では、砂地用制御を実行する。砂地用制御とは、通常制御に比べて主に以下の点を解決することを目的として設定されたものである。
１）砂地のような路面の場合に、駆動力を効果的に抑制し、地面を掘ってしまうことを回避する。
２）駆動力を効果的に抑制しつつ、路面で障害物等が存在しトルクが不足して発進できない場合を回避する。

すなわち、上記１）を満たすために単にトルクを大きく抑制してしまうと、上記２）を満たすことができず、上記２）を満たすためにトルクを大きくしてしまうと、上記１）を満たすことができないというトレードオフの関係を解消するための制御である。以下、砂地用制御の構成について詳述する。

図３は砂地用制御の構成を表すフローチャートである。
ステップ２０１では、余剰トルクの算出を行う。余剰トルクとは走行抵抗を表し、車両停止時のエンジントルクと駆動輪が動き出したときのエンジントルク（駆動輪トルク）との差分に基づいて算出される。算出フローについては後述する。

ステップ２０２では、トルク低減後のトルク増加周期を算出する。トルク増加周期とは、トルク低減後にトルクを段階的に上昇させる際の上昇勾配を設定する役割を担うものである。

具体的には、トルク増加周期が短ければトルク上昇勾配は大きく、トルク増加周期が長ければトルク上昇勾配は小さくなる。また、段階的に上昇させる際のトルク増加量についてもアクセル開度に基づいて設定することで上昇勾配を設定できる。具体的には、アクセル開度が大きいときはトルク増加量を大きくすることでトルク上昇勾配は大きく、アクセル開度が小さいときはトルク増加量を小さくすることでトルク上昇勾配は小さくなる。

よって、応答性を重視するときはトルク増加周期を短く設定し、一方、運転者がアクセルペダルを抜いた時の違和感を低減するときはトルク増加周期を長く設定する。また、アクセル開度に応じた上昇勾配の制御としては、アクセル開度が大きいときはトルク増加量を大きくして応答性を高め、アクセル開度が小さいときはトルク増加量を小さくする。尚、詳細については後述する。

ステップ２０３では、最終トルクダウン量を算出する。

ステップ２０４では、要求トルクを算出する。

図４はLOCK MODE時余剰トルク算出処理を表すフローチャートである。
ステップ2011では、停止時エンジントルクの記憶処理を実行する。
ステップ2012では、駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶及び駆動輪動きだし判断処理を実行する。
ステップ2013では、走行抵抗トルクの算出処理を実行する。具体的には、停止時に記憶したエンジントルクと駆動輪の動き出した時のエンジントルク及びトルクコンバータの増幅率からトルクダウン量を算出する。

〔停止時エンジントルクの記憶処理〕
図５は停止時エンジントルクの記憶処理を表すフローチャートである。
ステップ20111では、アクセルOFF状態であって、かつ、従動輪が停止状態の両条件が成立しているか否かを判断し、成立しているときはステップ20112へ進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップ20112では、車両停止時のエンジントルク記憶値を推定エンジントルクとして記憶する。

図６は停止時エンジントルクの記憶処理を表すタイムチャートである。アクセル開度がアクセルOFF閾値を下回ると、アクセルOFFと判断してアクセルOFF判断フラグをオンとする。推定エンジントルクは、エンジンコントロールモジュールECM等によって常に推定されており、アクセル開度のOFFに伴って低下する。このときは、まだ前回の車両停止時エンジントルク記憶値が記憶されている状態である。

次に、従動輪速が従動輪停止判断閾値を下回り、かつ、所定時間が経過すると、従動輪が停止と判断され、従動輪停止判断フラグがオンとなる。このとき、車両停止時のエンジントルク記憶値は、今の記憶値に代えて、現在の推定エンジントルク値に記憶し直す。これにより、経年変化や温度環境による変動があっても制動の高い車両停止時のエンジントルクを記憶することができる。

〔駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶処理及び駆動輪動き出し判断処理〕
図７は駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶処理及び駆動輪動き出し判断処理を表すフローチャートである。
ステップ20121では、駆動輪速が所定値以上か否かを判断し、所定値以上のときはステップ20124へ進み、それ以外のときはステップ20122へ進む。
ステップ20122では、従動輪停止判断中（すなわち従動輪停止判断フラグがオン）か否かを判断し、停止判断フラグがオンのときはステップ20123へ進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップ20123では、駆動輪動き出し時のエンジントルク記憶値を所定値（例えば127）に設定し、LOCK MODE時トルク低減要求フラグをリセットする。
ステップ20124では、10ms前の駆動輪速が所定値以下か否かを判断し、所定値以下のときはステップ20125へ進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップ20125では、駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶値として、エンジントルクにトルクコンバータの増幅率を考慮した値と、停止時エンジントルク記憶値のうち大きい方の値を記憶する。更に、LOCK MODE時トルク低減要求フラグをセットする。

図８は駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶処理及び駆動輪動き出し判断処理を表すタイムチャートである。今、車両停止中であり、駆動輪速が所定値未満で、従動輪停止判断フラグはオンとされている。このとき、駆動輪動き出し時のエンジントルク記憶値は所定値127に設定されると共に、LOCK MODE時トルク低減要求フラグはリセットされている。

運転者がアクセルペダルを踏み込み、エンジントルクが上昇し始めると、駆動輪速が上昇を開始する。駆動輪速が従動輪停止判断閾値を上回ると、この時点を駆動輪動き出し時として判定し、この時点におけるエンジントルク推定値を記憶する。尚、この時点では、トルクコンバータによってトルクが増幅されていることから、推定エンジントルクを増幅率で除した値を用いる。今、知りたいのはエンジントルク自体というよりも、駆動輪に作用するトルクを知りたいからである。このとき、LOCK MODE時トルク低減要求フラグをセットする。

〔走行抵抗トルクの算出処理〕
図９は走行抵抗トルクの算出処理を表すフローチャートである。
ステップ20131では、LOCK MODE時トルク低減要求フラグがセットされているか否かを判断し、セットされているときはステップ20132へ進み、それ以外のときはステップ20133へ進む。

ステップ20132では、走行抵抗トルク低減分を
limit（（駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶値−車両停止時エンジントルク記憶値）×ゲイン，127，0）
により算出する。ここで、limitは127と0との間で値を選択しなければならないことを意味し、127より大きな値があるときは127を上限とし、0より小さな値があるときは0を下限とする。実施例１ではゲインとして35％を設定している。

次に、ここで算出された走行抵抗トルク低減分を用いてギヤ位置に応じたトルク低減量を
limit（走行抵抗トルク低減分×ギヤ比／１速ギヤ比，127，0）
により算出する。
ステップ20133では、走行抵抗トルクを０にセットする。

図１０は走行抵抗トルクの算出処理を表すタイムチャートである。尚、図６に示す車両停止時エンジントルク記憶処理を経て、図８に示す駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶処理を行うと、駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶値と車両停止時エンジントルク記憶値の差分値が演算される。この差分にゲインをかけ、更にギヤ比に応じたトルク低減量を設定することとなる。ギヤ比が高くなると、駆動トルクが小さくなるため、ギヤ比に応じて減少量を変化させないと、ギクシャク感や加速不良を招くおそれがあるからである。

〔LOCK MODE時トルク低減後のトルク増加周期カウンタの算出処理〕
図１１はLOCK MODE時トルク低減後のトルク増加周期カウンタの算出処理を表すフローチャートである。

ステップ2021では、トルク増加周期をアクセル開度とトルク増加周期テーブルより決定する。尚、このトルク増加周期テーブルでは、後述する２種類のトルク増加勾配Δtrq1，Δtrq2に対して設定されるものであり、アクセル開度に応じて設定される。

ステップ2022では、LOCK MODE時トルク低減要求フラグがセットされているか否かを判断し、セットされているときはステップ2023に進み、それ以外のときはステップ2026に進む。

ステップ2023では、ドライバ要求トルクがTCS要求トルク以下か否かを判断し、TCS要求トルク以下のときはステップ2026に進み、それ以外のときはステップ2024に進む。

ステップ2024では、トルク増加周期カウンタのカウント値がトルク増加周期に一致したか否かを判断し、一致しているときはステップ2026に進み、それ以外のときはステップ2025に進む。

図１２は上記LOCK MODE時トルク低減後のトルク増加周期カウンタの算出処理を示すタイムチャートである。尚、図１２では主にトルク増加周期カウンタの機能に特化して説明するため、トルク増加勾配についての議論は省略する。

所定の条件が成立すると、トルクダウンが行われ、そのトルクダウンが成されたトルク値からトルク増加周期テーブルによって設定されたトルク増加勾配によってTCS要求トルクが増加する。アクセル開度に基づいて一定トルクを維持する時間であるトルク増加周期が設定され、その周期に相当する時間が経過すると、アクセル開度に基づいて設定されたトルクダウン量だけ加算される。

これを繰り返すことで、TCS要求トルクは徐々にドライバ要求トルクに近づくこととなる。TCS要求トルクがドライバ要求トルクを越えると、トルク増加周期カウンタをクリアすると共にトルクダウンが成され、改めてその時点におけるアクセル開度に応じて設定されるトルク増加勾配によりTCS要求トルクが増加する。

〔トルク増加勾配の切り替え方法〕
次に、トルク増加勾配の切り替え方法について説明する。図１３は切り替え方法を表すフローチャートである。

ステップ20211では、トルク増加勾配変更フラグがセットされているか否かを判断し、セットされているときはステップ20212へ進み、それ以外のときはステップ20214に進んでトルク増加勾配Δtrq1をセットする。ここで、トルク増加勾配変更フラグは、駆動輪速がトルク減少閾値を越えるときに同時に設定されるフラグである。

ステップ20212では、TCS要求トルクが（trq2−trq3）以下か否かを判断し、（trq2−trq3）以下のときはステップ20214へ進んでトルク増加勾配Δtrq1をセットし、（trq2−trq3）よりも大きいときはステップ20213へ進んでトルク増加勾配Δtrq2をセットする。

図１４へトルク増加勾配の設定論理を表す図である。アクセル開度によってトルク増加周期が決まると、Δtrq1の時間成分が決定され、アクセル開度によって制御周期内におけるトルク変化量が決まると、Δtrq1のトルク成分が決定され、これにより増加勾配が決定される。実施例では、Δtrq2はΔtrq1に比べて時間成分が20倍とされており、これによりΔtrq2は上昇勾配が緩やかな値に設定されていると言える。

図１５はトルク増加勾配の切り替え方法を説明するためのタイムチャートである。すなわち、発進時の初期段階では初期のトルク増加勾配を確保することでドライ路面での違和感を低減する。この大きなトルク増加勾配trq1は所定トルクに到達するまで継続する。所定トルクは、（（trq2−trq3）*１速ギヤ比／ギヤ比）によって算出する。すなわち、エンジントルクの応答性をあげる部分に関しては、ギヤ比に応じて変更する。走行抵抗分が計算できれば、このトルクと走行抵抗演算トルクを比較し、大きい方のトルクまで上昇させる。これにより、アクセルON→OFF→ON時の加速不良対策となる。一旦トルクが減少された後は、トルク増加勾配を小さなtrq2とすることで、スリップを防止しつつ確実に発進することができる。

〔TCS要求トルクの算出処理〕
図１６はTCS要求トルクの算出処理を表すフローチャートである。

ステップ2041では、トルク増加周期カウンタが０か否かを判断し、０のときはステップ2042に進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップ2042では、ドライバ要求トルクがTCS要求トルクより大きいか否かを判断し、大きいときはステップ2043に進み、それ以外のときはステップ2044に進む。
ステップ2043では、LOCK MODE時トルク増加量＝hokan（アクセル開度、トルク増加量）から求め、
TCS要求トルク＝10ms前のTCS要求トルク＋LOCK MODE時トルク増加量
として算出する。
ステップ2044では、TCS要求トルク＝最終トルクダウン量に設定する。

図１７は実施例１の制御を表すタイムチャートである。車両停止状態から、時刻ｔ１においてドライバがアクセルペダルを踏み込み始めると、アクセルOFF判断がなされる。ドライバ要求トルクが上昇するものの、切り替えスイッチ５が入っており、かつ、トルク増加勾配変更フラグもオフであるため、トルク上昇勾配Δtrq1が設定される。尚、アクセルOFF判断がなされた時点で、車両停止時エンジントルク値trq1を記憶する。

時刻ｔ２において、駆動輪が回転し、トルク減少閾値を越えると、トルクダウンが成されると共に、トルク増加勾配変更フラグがセットされる。そして、トルクダウンがなされたトルクからトルク増加勾配Δtrq2によって徐々にトルクが増加する。TCS要求トルクがドライバ要求トルク以上となると、再度トルクダウンが成されて上記を繰り返す。

この制御により、砂地のような場合でも地面を掘ってしまうことがなく、また、エンジントルクを一律に制限するのではなく、ドライバの要求に応じて設定することができるため、発進性も確保することができる。

実施例１の車輪スリップ防止装置を搭載した車両の全体システム図である。 実施例１のコントロールユニット内で行われる車輪スリップ防止制御の構成を表すフローチャートである。 実施例１の砂地用制御の構成を表すフローチャートである。 実施例１のLOCK MODE時余剰トルク算出処理を表すフローチャートである。 実施例１の停止時エンジントルクの記憶処理を表すフローチャートである。 実施例１の停止時エンジントルクの記憶処理を表すタイムチャートである。 実施例１の駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶処理及び駆動輪動き出し判断処理を表すフローチャートである。 実施例１の駆動輪動き出し時のエンジントルクの記憶処理及び駆動輪動き出し判断処理を表すタイムチャートである。 実施例１の走行抵抗トルクの算出処理を表すフローチャートである。 実施例１の走行抵抗トルクの算出処理を表すタイムチャートである。 実施例１のLOCK MODE時トルク低減後のトルク増加周期カウンタの算出処理を表すフローチャートである。 実施例１のLOCK MODE時トルク低減後のトルク増加周期カウンタの算出処理を示すタイムチャートである。 実施例１のトルク増加勾配の切り替え方法を表すフローチャートである。 実施例１のトルク増加勾配の設定論理を表す図である。 実施例１のトルク増加勾配の切り替え方法を説明するためのタイムチャートである。 実施例１のTCS要求トルクの算出処理を表すフローチャートである。 実施例１の制御を表すタイムチャートである。

符号の説明

１ 車輪速センサ
２ ドライバ要求トルク検出手段
３ エンジン回転数センサ
４ アクセル開度センサ
５ スイッチ
E エンジン
ECM エンジンコントロールモジュール
ECU コントロールユニット

Claims (3)

1. 駆動輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
   アクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度検出手段と、
   ドライバ要求トルクを検出するドライバ要求トルク検出手段と、
   ドライバがON・OFF操作可能な砂地制御切り替えスイッチと、
   駆動源に対し要求トルクを出力する要求トルク出力手段と、
   前記砂地制御切り替えスイッチがONであって、かつ、駆動輪の車輪速が所定値以上に変化したときは、駆動源のトルクを所定量減少させる第１のトルクダウン制御手段と、
   前記砂地制御切り替えスイッチがONであって、かつ、前記第1のトルクダウン制御手段により所定量減少させた後は、前記ドライバ要求トルクよりも前記要求トルクが大きいときに、駆動源のトルクを所定量減少させる第２のトルクダウン制御手段と、
   前記第１のトルクダウン制御手段と前記第２のトルクダウン制御手段により減少させられた駆動源のトルクを上昇するときの上昇勾配を、前記検出されたアクセルペダル開度に基づいて設定されたトルク増大周期とトルク変化量から決定するトルク増加勾配設定手段と、
   を備え、
   前記要求トルク出力手段は、前記設定された駆動源のトルク上昇勾配に基づいて前記駆動源に対し要求トルクを出力することを特徴とする車輪スリップ防止装置。
2. 請求項１に記載の車輪スリップ防止装置において、
   前記トルク増加勾配設定手段は、前記第１及び第２のトルクダウン制御手段によりトルクを一度でも所定量減少させたか否かを判断し、所定量減少させる前は大きなトルク増加勾配を設定し、所定量減少させた後は小さなトルク増加勾配を設定することを特徴とする車輪スリップ防止装置。
3. 請求項１または２に記載の車輪スリップ防止装置において、
   車両停止時のエンジントルクである第１トルク値を算出して記憶する第１記憶手段と、
   前記駆動輪の車輪速が所定値以上に変化したときのエンジントルクである第２トルク値を算出して記憶する第２記憶手段と、
   を有し、
   前記第１または第２のトルクダウン制御手段は、前記第２トルク値と前記第１トルク値の差分に基づいて前記所定量を設定することを特徴とする車輪スリップ防止装置。

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