JP5020388B2 - 車両速度推定装置及びトラクションコントロール装置 - Google Patents
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Description
ここで、二輪で回転駆動する方式の自動車にトラクションコントロール装置を搭載した場合には、駆動輪ではない従動輪の回転速度をセンサ等で検出することにより、容易に車両速度の推定を行うことができる。
しかし、四輪駆動車等の全輪駆動の車両では、すべての車輪が駆動輪とされているため、すべての車輪で駆動スリップが生じる場合があり、車輪の回転速度を検出するだけでは、車両速度の推定を正確に行うことが困難であるという問題がある。
しかしながら、ダンプトラックのような建設車両にあっては、不整地での走行を前提とし、路面状態は絶えず変化し、どの車輪が滑っている、又は滑りやすい状態にあるかも時々刻々と変化するため、外乱要素が大きく高精度に車両速度の推定を行うことができない。
従って、スリップの収束の状態を持続も長くはなく、この条件で収束していたとしても、一定の偏差内でセレクト車輪が前後左右で入れ替わったりすると、セレクト車輪の回転速度が大きく変化してしまうので、車両速度の推定を行うことができないという問題がある。
全輪駆動の建設車両の車両速度を推定する車両速度推定装置であって、
各車輪の回転速度を所定の時間毎に検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段で検出された各車輪の回転速度のうち、最も小さい回転速度を選択し、前記建設車両の参照車輪速度を所定の時間毎に算出して出力する参照車輪速度算出手段とを備え、
前記参照車輪速度算出手段は、
前記回転速度検出手段で検出された回転速度から最小車輪速度を所定の時間毎に算出する最小車輪速度算出部と、
前記最小車輪速度算出部で算出された最小車輪速度に低域濾波フィルタ処理を行う時定数可変の可変フィルタ処理部と、
前記建設車両の走行状態に応じて、前記可変フィルタ処理部の時定数を変更する時定数変更部とを備え、
前記時定数変更部は、
前記回転速度検出手段で検出された最も小さい回転速度の車輪の回転速度から求められる最小車輪速度が減速方向にあるときに、前記可変フィルタ処理部による低域濾波フィルタ処理の時定数を所定の値よりも小さく設定し、前記最小車輪速度が加速方向にあるときに、前記可変フィルタ処理部による低域濾波フィルタの時定数を所定の値よりも大きくする加減速時定数変更部を備えていることを特徴とする。
前記参照車輪速度算出手段で算出された参照車輪速度に基づいて、前記建設車両の車両速度を推定して出力する車両速度推定手段を備えているのが好ましい。
一方、最小車輪速度が加速方向にある場合、最小車輪速度が建設車両の実際の車両速度から離れる傾向にあると予測されるので、可変フィルタ処理部による低域濾波フィルタ処理の時定数を、加速を検出した際の所定の値よりも大きくすることにより、参照車輪速度が大きく変化することを防止して、車両速度推定手段で推定される車両速度の誤差を少なくすることができる。
尚、低域濾波フィルタ処理の時定数を大きく設定するとは、フィルタ処理の結果の参照車輪速度を変更しない場合も含む概念である。
前記回転速度検出手段で検出される各車輪の回転速度から各車輪の最大車輪速度及び最小車輪速度を求め、前記最大車輪速度及び最小車輪速度の差分をとって各車輪の車輪速度の分布を所定の時間毎に算出する車輪速度分布算出部を備え、
前記時定数変更部は、
前記車輪速度分布算出部で算出された車輪速度の分布が所定の閾値以上であると判定されたら、前記可変フィルタ処理部の時定数を変更する車輪速度分布時定数変更部を備えているのが好ましい。
前記建設車両の変速機の状態を判定する変速状態判定部を備え、
前記時定数変更部は、
前記変速機状態判定部で前記変速機が変速中であると判定されると、前記可変フィルタ処理部の時定数を現在よりも大きくする変速状態時定数変更部を備えているのが好ましい。
すなわち、変速開始後は、エンジンからの駆動トルクが抜けて最小車輪速度が急速に減少し、その後、変速後の変速ギヤがエンジン出力軸と係合状態となると、駆動トルクが発生して、最小車輪速度は再び増加する。最小車輪速度が減速する際、建設車両の実際の車両速度に近づいていると予測される。従って、本来であれば、時定数を小さくして参照車輪速度を最小車輪速度に追従させる制御を行いたいところだが、本発明の車両速度推定装置がトラクションコントロール装置に用いられている場合、このように参照車輪速度を最小車輪速度に追従させすぎると、駆動トルクの発生により最小車輪速度が増加した際に、ブレーキをかけすぎてしまう。
このため、この発明によれば、時定数を大きくすることにより、参照車輪速度を最小車輪速度に追従させすぎないようにすることで、トラクションコントロール装置におけるブレーキのかけすぎを防止することができる。
前記建設車両の変速機の状態を判定する変速状態判定部を備え、
前記時定数変更部は、
前記変速機においてロックアップの解除指令が出力されてから一定時間経過していない状態にあると前記変速状態判定部で判定されたら、前記可変フィルタ処理部の時定数を変更するロックアップ切換時定数変更部を備えているのが好ましい。
すなわち、変速機がロックアップ状態からトルクコンバータに切り換わった直後は、エンジンからの駆動トルクが抜けて最小車輪速度が急速に減少し、その後、駆動トルクが発生して、最小車輪速度は再び増加する。最小車輪速度が減速する際、建設車両の実際の車両速度に近づいていると予測される。従って、本来であれば、時定数を小さくして参照車輪速度を最小車輪速度に追従させる制御を行いたいところだが、本発明の車両速度推定装置がトラクションコントロール装置に用いられている場合、このように参照車輪速度を最小車輪速度に追従させすぎると、駆動トルクの発生により最小車輪速度が増加した際に、ブレーキをかけすぎてしまう。
このため、この発明によれば、時定数を大きくすることにより、参照車輪速度を最小車輪速度に追従させすぎないようにすることで、トラクションコントロール装置におけるブレーキのかけすぎを防止することができる。
各車輪に設けられる制動機構と、前後車輪間の差動を調整する差動調整機構とを備えた全輪駆動の建設車両の前記制動機構及び差動調整機構を制御するトラクションコントロール装置であって、
前述したいずれかの車両速度推定装置と、
前記車両速度推定装置で推定された前記建設車両の車両速度の推定値に基づいて、前記制動機構を制御する制動機構制御手段と、
前記車両速度推定装置で推定された前記建設車両の車両速度の推定値に基づいて、前記差動調整機構を制御する差動調整機構制御手段とを備えていることを特徴とする。
〔1〕ダンプトラック1の構成
図1には、本発明の実施形態に係るダンプトラック1が示されている。ダンプトラック1は、前後に独立した車体フレームを有するアーティキュレート式であり、ダンプトラック1を構成する車両本体は、エンジン1A、変速機1B、差動機構1C〜1F、および差動調整機構1CAを備えている。エンジン1Aの出力は、エンジンコントローラ2により制御され、変速機1Bに伝達される。変速機1Bは、図示しないトルクコンバータを備えて構成され、変速機コントローラ3により変速機1Bの変速制御が行われる。
そして、エンジン1Aから変速機1Bに伝えられた回転駆動力は、差動機構1C〜1Fを経て全車輪4を回転させ、路面に伝達される。
そして、制動機構は、フロントブレーキ41、センタブレーキ42、ブレーキ油圧回路5、およびTCS制御用油圧回路6を備えて構成される(図2参照)。
さらに、このTCSコントローラ7には、ダンプトラック1のアーティキュレート角(屈折角)を検出するアーティキュレート角センサ7Aと、ダンプトラック1の前後方向に作用する加速度を検出する加速度センサ(加速度検出手段)7Dが設けられており、アーティキュレート角センサ7Aで検出されたアーティキュレート角、および加速度センサ7Dで検出された加速度は、TCSコントローラ7に電気信号として出力される。
また、TCSコントローラ7には、TCS制御をキャンセルするためのTCSシステムスイッチ7Bが電気的に接続されている。
図2には、ダンプトラック1のブレーキ油圧回路5が示されている。ここで、フロントブレーキ41およびセンタブレーキ42は、多板ブレーキ411,421およびスラックアジャスタ412,422を備えて構成され、スラックアジャスタ412,422が、ブレーキ油圧回路5およびTCS制御用油圧回路6に油圧接続されている。
フロントブレーキ41及びセンタブレーキ42は、全て油圧によって制御され、ブレーキ油圧回路5から圧油が出力されると、TCS制御用油圧回路6を介してフロントブレーキ41及びセンタブレーキ42の各部位に圧油が供給され、各部位は油圧によって動作する。
また、スラックアジャスタ412,422は、フロントブレーキ41及びセンタブレーキ42の摩耗により生じた隙間を自動的に調整する装置である。
油圧供給系51は、油圧源として複数の油圧アキュムレータ511,512,513、油圧ポンプ514、及びタンク515を備え、これら油圧アキュムレータ511,512,513の圧油がTCS制御用油圧回路6を経て、フロントブレーキ41およびセンタブレーキ42に送られてそれぞれ車輪4を制動している。
油圧アキュムレータ511,512,513は、駆動源となるエンジン1Aによって駆動される油圧ポンプ514でタンク515内の作動油を昇圧し、この油圧ポンプ514の圧油を受けて所定の圧力を蓄圧する。そして、所定の圧力に到達すると、油圧ポンプ514及び油圧アキュムレータ513の間に設けられるアンロード装置516で油圧ポンプ514からの圧油をアンロードする。
具体的には、ブレーキペダル523が操作されて前輪用ブレーキ弁521のスプールのポジションが変更され、油圧アキュムレータ511の圧油が前輪用ブレーキ弁521から出力される。この圧油は、TCS制御用油圧回路6の前輪用油圧回路61を介してフロントブレーキ41に供給され、フロントブレーキ41による制動が行われる。
さらに詳細には、前輪用ブレーキ弁521から出力される圧油は、シャトル弁614,615を介して左右のフロントブレーキ41にほぼ左右同じ圧力で作用することとなり、左右同じ制動を行う。
また、中央輪用ブレーキ弁522から出力される圧油は、シャトル弁624,625を介して左右のセンタブレーキ42にほぼ左右同じ圧力で作用することとなり、左右同じ制動を行う。
この際、中央輪用ブレーキ弁522のスプールのポジションも同時に変更され、油圧アキュムレータ512の圧油が中央輪用ブレーキ弁522から出力さる。この圧油は、中央輪用油圧回路62を介してセンタブレーキ42に供給され、センタブレーキ42による制動が行われる。
尚、パーキングブレーキ54は、図2において左上方に設けられているが、実際にはフロントブレーキ41又はセンタブレーキ42と並列に、又は駆動力を伝達するドライブシャフトに併設するブレーキ装置に設けられる。
図2に示されるように、ブレーキ油圧回路5からフロントブレーキ41及びセンタブレーキ42に至る油圧回路途中には、TCS制御用油圧回路6が設けられており、このTCS制御用油圧回路6は、前輪用油圧回路61及び中央輪用油圧回路62を備えて構成される。
前輪用TCS切替弁611は、当該切替弁611を構成するソレノイド611Aに、TCSコントローラ7からの電気信号を出力することにより、フロントブレーキ41側のTCSブレーキ制御を実施するか否かを切り替えることができる。
各電磁式比例制御弁612,613は、ソレノイド612A,613Aによって開度調整され、減圧されて排出された作動油の一部は、前述した油圧供給系51のタンク515に戻される。
圧力センサ616,617は、シャトル弁614,615および電磁式比例制御弁612,613間の配管途中に設けられ、フロントブレーキ41のブレーキ圧を検出し、検出された信号を電気信号としてTCSコントローラ7に出力する。尚、圧力センサ616,617は、シャトル弁614,615,624,625及びスラックアジャスタ412、422間の配管途中に設けてもよい。
電磁式比例制御弁622,623には、ソレノイド622A,623Aが設けられ、各電磁式比例制御弁622,623は、TCSコントローラ7から出力された電気信号に基づいて開度が調整される。
図2において、前輪用TCS切替弁611のスプールが上側のポジションにある場合、及び、中央輪用TCS切替弁621のスプールが上側のポジションにある場合には、TCS機能は遮断されている。
この場合、前輪用油圧回路61では、前輪用TCS切替弁611から出力された圧油は、電磁式比例制御弁612,613に供給され、TCSコントローラ7からの電気信号に応じて電磁式比例制御弁612,613の開度が調整され、電磁式比例制御弁612,613から出力された圧油は、シャトル弁614,615を経由してフロントブレーキ41に供給される。
この際、詳しくは後述するが、TCSコントローラ7では、回転速度センサ43FL,43FR,43CL,43CRで検出される車輪4の回転速度を監視し、各車輪4のスリップ率の状態に応じて、ソレノイド612A,613A,622A,623Aへの電気信号を出力する。これにより、各電磁式比例制御弁612,613,622,623の開度を調整し、フロントブレーキ41及びセンタブレーキ42の制動力を調整する。このように、TCSコントローラ7は、各車輪4の駆動力を最適な値に調整し、かつ旋回走行時のコーストレース性も確保できるような制御を実行する。
そして、電磁式比例制御弁612,613,622,623は、リターダ制御用の制御弁としても用いられ、TCSコントローラ7からのリターダ指令信号に従って、各電磁式比例制御弁612,613,622,623の開度が調整される。
図3には、前述したTCS制御を行うTCSコントローラ7の構成が示されている。
TCSコントローラ7は、記憶装置としてのメモリ71及び演算処理装置72を備えている。
メモリ71には、演算処理装置72上で動作するプログラムの他、TCSスライディングモード制御用のマップ等が格納され、演算処理装置72からの要求に応じて読み出されるようになっている。
このうち、回転速度センサ43FL,43FR,43CL,43CRおよび加速度センサ7Dは、LPF(Low Pass Filter)73、74を介して演算処理装置72に接続されており、回転速度センサ43FL,43FR,43CL,43CRから出力された回転速度信号、および加速度センサ7Dから出力された加速度信号は、外乱等の高周波成分が取り除かれた状態で、各車輪4の回転速度ωfl,ωfr,ωcl,ωcr、ダンプトラック1の走行方向に作用する加速度として演算処理装置72に入力する。
また、演算処理装置72は、エンジンコントローラ2および変速機コントローラ3と電気的に接続されており、それぞれが互いの間で情報を交換することができるように構成されている。これにより、演算処理装置72は、エンジンコントローラ2からのエンジンの出力トルク値や、変速機コントローラ3からの変速段情報およびロックアップ情報など、TCS制御やインタアクスルデフ制御に必要な各種情報をエンジンコントローラ2および変速機コントローラ3から取得することができる。
制御許可判定手段81は、TCS制御が許可される状態にあるか否かを判定する。具体的に、制御許可判定手段81は、TCSシステムスイッチ7Bの操作状況、ブレーキペダル523の操作状況、変速機1Bの変速段情報、リターダ制御の制御状況、および図示しないアクセルペダルの操作状況に基づいて、TCS制御を許可できる状態にあるか否かを判定する。
制御終了判定手段83は、TCS制御およびインタアクスルデフ制御の終了を判定する部分である。本実施形態において、制御終了判定手段83は、制動機構制御手段84で求められる各車輪4の制御偏差を参照して、前輪4のブレーキ制御、中央輪4のブレーキ制御、およびインタアクスルデフ制御の終了判定を行う。
λ=(rω−V)/rω …(1)
次に、制動機構制御手段84では、メモリ71内に記憶された車輪4ごとの基準目標スリップ率ηsと、アーティキュレート角センサ7Aで検出されるアーティキュレート角に応じて設定された補正目標スリップ率ηaを用いて、以下の式(2)に基づいて、目標スリップ率ηを算出する。
η=ηs+ηa …(2)
S=λ−η …(3)
次に、制動機構制御手段84は、エンジンコントローラ2から送信されるエンジンの出力トルク、変速機コントローラ3から送信される変速段情報、およびメモリ71に予め記憶されているダンプトラック1の諸元データに基づいて、車輪4から路面に伝達される力であるトラクションフォースを推定する。
そして、制動機構制御手段84は、算出される制御偏差Sと、推定されるトラクションフォースとから、ダンプトラック1の車両モデルに、スライディングモード制御の制御則を適用することで、TCS制御用油圧回路6のソレノイド611A,612A,613A,621A,622A,623Aに対する制御信号を生成出力することにより、各車輪4の制動力の制御を行う。
リターダ制御手段86は、ダンプトラック1のペイロード、加速度センサ7Dで検出される勾配条件等の情報に基づいて、定速走行制御を実現する部分であり、リターダ操作レバー7Cがオンになっている場合には、ソレノイド611A,612A,613A,621A,622A,623Aへの制御指令を生成出力し、フロントブレーキ41及びセンタブレーキ42の制動制御を行うことにより、定速走行制御を行う。
図4には、車両速度推定装置80の詳細構成が示されている。この車両速度推定装置80は、参照車輪速度算出手段801と、参照速度算出手段802と、車両速度推定手段805とを備えている。
時定数変更部809は、加減速時定数変更部810、車輪速度分布時定数変更部811、変速状態時定数変更部812、及びロックアップ切換時定数変更部813に機能的に区別される。
V=r×ω …(4)
そして、この最小車輪速度算出部806は、最も小さな回転速度ωminに基づいて、最小車輪速度Vminを算出する。
最小車輪速度算出部806で算出された最小車輪速度Vminは、可変LPF814によりダンプトラック1の走行状態に応じた低域濾波フィルタ処理が行われて、参照車輪速度Vre1として車両速度推定手段805に出力される。
最も回転速度の小さな車輪4の回転速度ωを選択するのは、当該車輪4がダンプトラック1のすべての車輪4の中で最もスリップの少ない状態にあると考えられるからである。
変速状態判定部808は、変速機1Bの変速の状態を判定する部分であり、ダンプトラック1が変速中であると判定されると、その旨を変速状態時定数変更部812に出力し、ロックアップの解除指令が出力されてから一定時間経過していない状態であると判定されると、その旨をロックアップ切換時定数変更部813に出力する。
車輪速度分布時定数変更部811は、車輪速度分布算出部807で算出された各車輪4の車輪速度の分布が所定の閾値以上であったときに可変LPF814の低域濾波フィルタ処理の時定数を変更する部分である。
変速状態時定数変更部812は、変速状態判定部808で変速機1Bが変速中であると判定されたら、可変LPF814の低域濾波フィルタ処理の時定数を変更する部分である。
ロックアップ切換時定数変更部813は、変速状態判定部808で変速機1Bにおいて、ロックアップの解除指令が出力された後、一定時間経過していない状態にあると判定されたら、可変LPF814の低域濾波フィルタ処理の時定数を変更する部分である。
車両速度推定手段805は、参照速度算出手段802で算出された参照速度Vre2の過大、過小を判断し、参照速度Vre2が誤っていると判断される場合には、車両速度Vを参照車輪速度Vre1と推定する。詳しくは後述するが、ダンプトラック1の走行状態に応じて車両速度Vは、次の表1に示されるように推定される。
次に、前述した車両速度推定装置80の作用を図6乃至図14に基づいて説明する。
前述した車両速度推定装置80では、図6に示されるように、種々のデータを入力する入力処理S1、参照車輪速度算出処理S2、加速度信号フィルタ処理S3、車両状態判定処理S4、加速度加減速成分積分処理S6、及び参照速度修正処理S8を経て、ダンプトラック1の車両速度の推定を行っている。各処理S1〜S8について詳述する。尚、処理S1〜S8は、所定の周期で繰り返される。
車両速度推定装置80で車両速度を推定するために、ダンプトラック1の種々の状態データを車両速度推定装置80に入力する処理である。具体的には車両速度推定装置80には、回転速度センサ43FL,43FR,43CL,43CRからの回転速度、TCS制御が制御中であるか否かのフラグ情報、ロックアップ切換がされているか否かのフラグ情報、アクセル操作がオンであるかオフであるかのフラグ情報、および左右輪の回転偏差が生じているか否かのフラグ情報が入力される。
参照車輪速度算出処理S2は、参照車輪速度算出手段801により実施され、具体的には、図7乃至図11のフローチャートに示される処理を行う。
まず、時定数変更部809は、可変LPF814のカットオフ周波数fが2.0Hz(f=1/2πτ τ:時定数)となるように、時定数を設定して第1段目のフィルタ処理を行う(処理S201)。
最小車輪速度算出部806は、TCS制御中であり、かつLPF73を介して入力される回転速度信号ωfl,ωfr,ωcl,ωcrから、最小の回転速度の車輪速度となる最小車輪速度Vminを求め、最小車輪速度Vminを加減速時定数変更部810に出力し、時定数変更部809では、この最小車輪速度Vminが、前回の参照車輪速度Vre1よりも大きいか否かを判定する(処理S202)。
最小車輪速度Vminが参照車輪速度Vre1よりも大きいと判定されたら、時定数変更部809は、所定の時間毎に入力される最小車輪速度Vminに基づいて、最小車輪速度Vminが減速中であるか否かを判定する(処理S203)。
尚、参照車輪速度算出手段801は、回転速度センサ43FL,43FR,43CL,43CRから入力する各車輪4の回転速度ωfl,ωfr,ωcl,ωcrから、最大の回転速度ωmax、最小の回転速度ωminを選択し、前記式(4)に基づいて、最大車輪速度Vmax、最小車輪速度Vminを算出する。
一方、最小車輪速度Vminが減速中であると判定されたら、時定数変更部809の変速状態時定数変更部812は、変速状態判定部808から出力されるダンプトラック1の変速機1Bの変速状態に基づいて、ダンプトラック1が滑りやすい路面を走行中であるか、変速機1Bが変速中であるか、及び勾配変化が少ないかのすべてを満たすか否かを判定する(処理S207)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
処理S207において、いずれかの条件が満たされていないと判定されたら、時定数変更部809は、ダンプトラック1の速度が低速(例えば、0.5m/s以下)であるか否かを判定する(処理S210)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
低速ではないと判定されたら、車輪速度分布時定数変更部811は、車輪速度分布算出部807で算出された車輪速度の分布に基づいて、車輪速度の分布が所定の閾値よりも小さく、車輪速度の分布が小さいか否かを判定する(処理S213)。
時定数変更部809は、さらに車輪速度が所定の閾値よりも大きく、高速であるかを判定し(処理S215)、高速であると判定されたらさらにスリップが大きく生じているか否かを判定する(処理S216)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
スリップが大きく生じていないと判定されたら、時定数変更部809はフィルタなしの状態(フィルタ処理を行わないで入力をそのままスルーして出力すること)で3段目のフィルタ処理を行う(処理S218)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
ロックアップ切換フラグがオンであると判定されたら、ロックアップ切換時定数変更部813は、カットオフ周波数が0.8Hzとなるように可変LPF814の時定数を変更して2段目のフィルタ処理を行い(処理S223)、フィルタなしの状態(フィルタ処理を行わないで入力をそのままスルーして出力すること)で3段目のフィルタ処理を行う(処理S224)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
可変LPF814は、3段目のフィルタ処理後のフィルタ値を参照車輪速度Vre1と設定して、参照車輪速度Vre1を車両速度推定手段805に出力する(処理S206)。
但し、「状態5」のように、Vmin>Vre1のときは、時定数を大きくしてVmin<Vre1となるまでVre1を保持する。
一方、「状態2」のように、最小車輪速度Vminが加速方向に変化しているときには、最小車輪速度Vminダンプトラッック1の実際の車両速度から離れる傾向にあると予測されるため、低域濾波フィルタ処理の時定数を大きくして、参照車輪速度Vre1が大きく変化することを防止することが可能となる。
さらに、「状態6」のように、分布が所定の閾値よりも小さいときは、均一な路面を走行していると判断して時定数を大きくする(「状態3」の逆)。
図6に戻って、加速度信号フィルタ処理S3は、加速度センサ7Dから出力された加速度信号にLPF74でフィルタ処理を行って、ノイズ、車両の揺れ成分等を取り除いた後、フィルタ処理がされた加速度フィルタ値を車両速度推定装置80に出力する。
車両状態判定処理S4は、図示を略したが、演算処理装置72内の車両状態判定手段によって行われ、ダンプトラック1の停車、後進時の判定、車速誤推定判定、ロックアップ判定、変速判定、前後回転速度差判定を行う処理である。
停車時判定は、最大の参照車輪速度が0以下で、アクセル操作がオフの場合停車であると判定する。
車速誤推定判定は、制御偏差Sが高めの状態にあって、かつ一定の時間以上、一定の範囲内に止まっていることは、車速推定とブレーキ制御とが誤った状態でバランスしているものと考えられるので、この状態を表す第1車速誤推定フラグをオンとして記憶保存する。
また、制御偏差Sが小さく、ブレーキ制御が大きい状態で一定時間継続しているのも、同様に車速推定が誤っていると判定されるので、この状態を表す第2車速誤推定フラグをオンとして記憶保存する。
変速判定は、変速機1Bが変速中であるか否かを判定する処理であり、変速機コントローラ3の変速信号に基づいて、変速機1Bの変速状態を判定する。
図13のフローチャートに示されるように、参照速度算出手段802で処理された加速度フィルタ値を加速度加減速成分として算出する(処理S61)。
参照速度算出手段802は、算出された加速度加減速成分が0未満でかつロックアップ切換のフラグ情報がオンにあるか否かを判定する(処理S62)。
参照速度算出手段802は、加速度加減速成分が0未満でかつロックアップ切換のフラグ情報がオンにあると判定したら、前回の推定車両速度Vを、参照速度Vre2と設定する(処理S63)。
一方、処理S62における条件のいずれかが当てはまらない場合、参照速度算出手段802は、前回の推定車両速度Vに加速度加減速成分の積分値を加える(処理S64)。尚、加速度加減速成分の積分は、所定サンプリング周期で算出される加速度加減速成分の値にサンプリング時間を乗じれば算出することができる。
参照速度修正処理S8は、車両速度推定手段805により実施され、具体的には図14のフローチャートに示されるように処理が行われる。
まず、車両速度推定手段805は、アクセルがオフとされているか、または参照車輪速度Vre1が0.3m/sec未満であるかを判定する(処理S81)。
処理S81の条件を満たす場合、車両速度推定手段805は、スリップ状態にはないと判断し、推定車両速度Vを参照車輪速度Vre1に設定し、参照速度Vre2から参照車輪速度Vre1を減じた量を積分値修正量として設定する(処理S82)。
処理S81の条件を満たさない場合、車両速度推定手段805は、参照速度Vre2が参照車輪速度Vre1の所定値未満、例えば1/2未満であるかを判定する(処理S83)。
処理S83の条件を満たさない場合、車両速度推定手段805は、参照速度Vre2が参照車輪速度Vre1よりも大きいかを判定する(処理S85)。
処理S85の条件を満たさない場合、車両速度推定手段805は、制動機構制御手段84において式(3)で算出される全輪の制御偏差Sが0.1未満であり、かつ加速度加減速成分が−0.1m/sec2未満であるかを判定する(処理S87)。
処理S87の条件を満たさない場合、参照速度算出手段802で算出された参照速度Vre2をそのまま推定車両速度Vとして設定する(処理S89)。
すなわち、前述した車両速度推定装置80は、アーティキュレート式のダンプトラック1に適用していたが本発明はこれに限られない。すなわち、リジッド式のダンプトラックにおいても本発明を適用することができるし、ダンプトラックに限らず、ホイールローダのような車輪を備えた建設車両にも適用することができる。
また、前記実施形態では、車両速度推定装置80は、TCS制御の車両速度の推定に用いていたが本発明はこれに限らず、全輪駆動の建設車両のABS制御における車両速度の推定に用いてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
Claims (4)
- 全輪駆動の建設車両の車両速度を推定する車両速度推定装置であって、
各車輪の回転速度を所定の時間毎に検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段で検出された各車輪の回転速度のうち、最も小さい回転速度を選択し、前記建設車両の参照車輪速度を所定の時間毎に算出して出力する参照車輪速度算出手段とを備え、
前記参照車輪速度算出手段は、
前記回転速度検出手段で検出された回転速度から最小車輪速度を所定の時間毎に算出する最小車輪速度算出部と、
前記最小車輪速度算出部で算出された最小車輪速度に低域濾波フィルタ処理を行う時定数可変の可変フィルタ処理部と、
前記建設車両の走行状態に応じて、前記可変フィルタ処理部の時定数を変更する時定数変更部とを備え、
前記時定数変更部は、
前記回転速度検出手段で検出された最も小さい回転速度の車輪の回転速度から求められる最小車輪速度が減速方向にあるときに、前記可変フィルタ処理部による低域濾波フィルタ処理の時定数を所定の値よりも小さく設定し、前記最小車輪速度が加速方向にあるときに、前記可変フィルタ処理部による低域濾波フィルタの時定数を所定の値よりも大きくする加減速時定数変更部を備えていることを特徴とする車両速度推定装置。 - 請求項1に記載の車両速度推定装置において、
前記参照車輪速度算出手段で算出された参照車輪速度に基づいて、前記建設車両の車両速度を推定して出力する車両速度推定手段を備えていることを特徴とする車両速度推定装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の車両速度推定装置において、
前記回転速度検出手段で検出される各車輪の回転速度から各車輪の最大車輪速度及び最小車輪速度を求め、前記最大車輪速度及び最小車輪速度の差分をとって各車輪の車輪速度の分布を所定の時間毎に算出する車輪速度分布算出部を備え、
前記時定数変更部は、
前記車輪速度分布算出部で算出された車輪速度の分布が所定の閾値以上であると判定されたら、前記可変フィルタ処理部の時定数を変更する車輪速度分布時定数変更部を備えていることを特徴とする車両速度推定装置。 - 各車輪に設けられる制動機構と、前後車輪間の差動を調整する差動調整機構とを備えた全輪駆動の建設車両の前記制動機構及び差動調整機構を制御するトラクションコントロール装置であって、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両速度推定装置と、
前記車両速度推定装置で推定された前記建設車両の車両速度の推定値に基づいて、前記制動機構を制御する制動機構制御手段と、
前記車両速度推定装置で推定された前記建設車両の車両速度の推定値に基づいて、前記差動調整機構を制御する差動調整機構制御手段とを備えていることを特徴とするトラクションコントロール装置。
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