JP5033008B2 - 4輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents
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Description
図1乃至図13は本発明の実施の第1形態を示し、図1は路面摩擦係数推定装置の構成を示す機能ブロック図、図2は第1の路面摩擦係数推定部の構成を示す機能ブロック図、図3は第2の路面摩擦係数推定部の構成を示す機能ブロック図、図4は路面摩擦係数推定プログラムのフローチャート、図5は第1の路面摩擦係数推定処理ルーチンのフローチャート、図6は第2の路面摩擦係数推定処理ルーチンのフローチャート、図7は図6から続くフローチャート、図8はドライビングスティフネス係数と車速と第1の路面摩擦係数の特性マップの一例を示す説明図、図9はドライビングスティフネス係数と車速とスリップ率の関係を示す説明図、図10は路面摩擦係数とスリップ率のタイヤ特性曲線の説明図、図11は車両の旋回を2輪車モデルで示す説明図、図12は前後輪すべり率差とステアリング舵角の関係を示す説明図、図13は車体減速度と前後輪すべり率差と路面摩擦係数の関係を示す説明図である。
Fd=((M・r2+Jw)/r)・Gxs …(1)
ここで、Mは車重、rはタイヤ半径、Jwは車輪と車軸などを併せた回転部分の慣性モーメントである。
Fm=Tm/r …(2)
ここで、Tmは駆動トルクであり、例えば、以下の(3)式により、演算される。
Tm=Te・i・if・tconv …(3)
ここで、Teは予め設定しておいたエンジン回転数Neとスロットル開度θthの特性マップを基に演算されるエンジン出力トルク、ifは終段減速機のギヤ比、tconvはトルクコンバータ(図示せず)のトルコン比であり、このトルコン比tconvは、トルクコンバータの速度比e(=Nt/Ne)を基に予め設定されたマップから求められる。尚、エンジン出力トルクTeはエンジン制御部16等から直接入力される値を用いても良く、トルコン比tconvはトランスミッション制御部17等から直接入力される値を用いても良い。
ΔFd=Fd(k)−Fd(k-1) …(4)
尚、本実施の第1形態では、今回の値Fd(k)と前回の値Fd(k-1)とで発生駆動力差分値ΔFdを演算するようにしているが、前回の値ではなく数サンプリング前の値を過去の値として用いるようにしても良い。
ΔFm=Fm(k)−Fm(k-1) …(5)
尚、本実施の第1形態では、今回の値Fm(k)と前回の値Fm(k-1)とで推定駆動力差分値ΔFmを演算するようにしているが、前回の値ではなく数サンプリング前の値を過去の値として用いるようにしても良い。
φe(k)=φe(k-1)−(F(k-1)・p(k))/(ζ+p(k)T・F(k-1)・p(k))
・(p(k)T・φe(k-1)−y(k)) …(6)
ここで、ζは以下の(7)式で与えられる。
ζ=1/(1+F(k-1)2・p(k)2) …(7)
φe(k)=Q、p(k)=p(k)T=ΔFm、y(k)=ΔFd
尚、トレースゲインであるF(k-1)は、例えば、0.0001とする。
Mw・(dVw/dt)=Fm−Fd …(8)
但し、車輪の運動は、Mw=Jw/r2、Fm=Tm/r、Vw=r・ωとする。
μ=Fd/N …(10)
ここで、駆動時のスリップ率λは次式で表される。
以下では駆動時のみを考え、タイヤ・路面系を動作点の近似により取り扱う。ここで、あるスリップ率λ0における路面摩擦係数μの傾きをaと定義する。(8)式〜(11)式の摂動システムを作りスリップ率λを消去すると、以下の(12)、(13)式が得られる。
Q=ΔFd/ΔFm=K/(1+τ0・s) …(14)
ここで、
K=(M・(1−λ0))/(Mw+M・(1−λ0)) …(15)
τ0=((Mw・Vw0)/(a・N))
・(M/(Mw+M・(1−λ0)) …(16)
Vf=(ωfl+ωfr)/2 …(17)
Vr=V=(ωrl+ωrr)/2 …(18)
・条件1…V≦Vc(例えば、20km/h)
・条件2…|θH|≧θH1(例えば、60deg)
・条件3…θACC≧θACC1(例えば、0%)
・条件4…Gx≧Gxc1(例えば、4m/s2)
ここで、上述の各条件について説明する。まず、条件1について説明する。
Vc=0.05/0.006=8.3(km/h) …(19)
前後輪の速度差は操舵を行っても発生する。操舵による前後輪速度比が最も大きくなるのは低速走行時であるから、アッカーマンジオメトリによりロジックが動作可能な舵角範囲を求める。図11において、前輪車輪速Vf=Rf・ω、後輪車輪速Vr=Rr・ωであるから、前後輪すべり率差dsは次式で求められる。
ds=(Vf−Vr)/Vr=(Rf・ω−Rr・ω)/Rr・ω
=(Rf−Rr)/Rr=Rf/Rr−1
=(1/cos(δf))−1 …(20)
ここで、δfは前輪舵角であり、δf=θH/n(nはステアリングギヤ比:例えば16.5)である。この(20)式で得られる特性を、図12に示す。
主ブレーキ制動中に駆動力をかけた場合、前後輪すべり率差dsが乱れ、判定不可能となる虞があるため、本実施の第1形態では、アクセル開度θACCがθACC1(例えば、0%)より大きいときは、前後輪すべり率差dsの演算、第2の路面摩擦係数μ2の設定を行わないように設定する。
車体減速度Gxが大きくなると、車体減速度Gxと前後輪すべり率差dsの関係が非線形となる。また、車体減速度Gxが小さな領域でのみロジックを作動させようとすると、判定精度の低下が懸念される。従って、本実施の第1形態では、車体減速度GxがGxc1(例えば、4m/s2)以上の場合に前後輪すべり率差dsの演算、第2の路面摩擦係数μ2の設定を行わないように設定する。
ds=|Vf−Vr|/V …(20)
μn=MIN(μ1,μ2) …(21)
また、減速条件が成立する際は、第1の路面摩擦係数μ1を1.0に更新すると共に、第2の路面摩擦係数推定部5からの第2の路面摩擦係数μ2を今回の路面摩擦係数μnとして設定し、出力する。
まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、アクセル開度θACC、4輪車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrr、ブレーキのON−OFF信号を読み込み、S102に進んで、加減速判定部3で、予め設定しておいた加速条件が成立するか否か、すなわち、アクセル開度θACCが一定開度以上(例えば、5%以上)で、且つ、4輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrの最小値が一定速以上(例えば、2km/h以上)か否か判定する。
2 制御部
3 加減速判定部
4 第1の路面摩擦係数推定部(第1の路面摩擦係数推定手段)
5 第2の路面摩擦係数推定部(第2の路面摩擦係数推定手段)
6 路面摩擦係数設定部(路面摩擦係数設定手段)
Claims (3)
- 前後軸間に設けたトランスファクラッチの締結力を制御して前後軸間の駆動力配分を制御自在な4輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
車輪に付加した駆動力と車両が発生した駆動力とに基づいて路面摩擦係数を推定する第1の路面摩擦係数推定手段と、
減速度と前後輪すべり率差とに基づいて路面摩擦係数を推定する第2の路面摩擦係数推定手段と、
予め設定した加速条件が成立する際は、上記第1の路面摩擦係数推定手段により推定した路面摩擦係数に加え、上記第2の路面摩擦係数推定手段により推定した路面摩擦係数も用い、上記第1の路面摩擦係数推定手段で推定した路面摩擦係数と、上記第2の路面摩擦係数推定手段で推定されて保持された路面摩擦係数とを比較して、小さい値の方の路面摩擦係数を今回の路面摩擦係数として設定し、予め設定した減速条件が成立する際は、少なくとも上記第2の路面摩擦係数推定手段で推定した路面摩擦係数を用いて今回の路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数設定手段と、
加速時には、前後輪の車輪速差を打ち消すよう上記トランスファクラッチを締結方向に制御する一方、減速時には、前後輪の車輪速差を許容する方向に上記トランスファクラッチを制御して前後駆動力配分を制御する前後駆動力配分制御手段と、
を備えたことを特徴とする4輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 上記路面摩擦係数設定手段は、上記予め設定した減速条件が成立する際は、上記第2の路面摩擦係数推定手段で推定した路面摩擦係数を今回の路面摩擦係数として設定することを特徴とする請求項1記載の4輪駆動車の駆動力配分制御装置。
- 上記路面摩擦係数設定手段は、上記予め設定した加速条件と上記予め設定した減速条件が非成立の際には、過去に設定した路面摩擦係数を今回の路面摩擦係数として設定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の4輪駆動車の駆動力配分制御装置。
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