JP5104961B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に装着された車輪と路面とのスリップ率と摩擦係数とに基づいて、車両の制動力及び駆動力を制御する車両の走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者のブレーキペダルの踏み込み操作（制動操作）やアクセルペダルの踏み込み操作（加速操作）に伴って駆動輪がスリップしたとき、そのスリップ状態にある駆動輪の制動力や機関出力を調節し、最適な駆動力を駆動輪に対して付与するようにする、所謂、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステムが知られている。
【０００３】
例えば、従来のアンチロックブレーキシステムでは、車輪のスリップ率と制動摩擦係数との関係に基づいて、制動摩擦係数が所定値以上となる領域で制動が行われるように、制御している。車輪のスリップ率と制動摩擦係数との特性において、一般的には、スリップ率が０％から増加すると、制動摩擦係数も増加し、あるスリップ率で制動摩擦係数が最大値となり、その後スリップ率が１００％まで減少する。そして、スリップ率が１００％から減少すると、制動摩擦係数が増加し、あるスリップ率で制動摩擦係数が最大値となり、その後スリップ率が０％まで減少する。この場合、スリップ率が増加するときと減少するときとでは、制動摩擦係数の増減がほぼ同じ経路を辿ることが知られている。
【０００４】
従って、従来のブレーキ制御では、制動摩擦係数が所定値以上となる安定領域にて、スリップ率の上限値と下限値を設定し、車両の走行状態にて、スリップ率を監視し、このスリップ率がスリップ率の上限値と下限値を超えないように、ブレーキ装置のブレーキ液圧を制御している。そのため、運転者が急ブレーキをかけたときに、スリップ率を安定領域、つまり、上限値と下限値の間に保持し、最短の停止距離を確保することができる。
【０００５】
なお、上述した技術として、下記特許文献１、２に記載されたものがある。
［０００６］
特許文献１：特開２００−２４５７６７号公報
特許文献２：特開２００７−１４５０７５号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００７］
ところが、車輪のスリップ率と制動摩擦係数の特性にて、スリップ率が増加するときと減少するときとでは、制動摩擦係数の増減がほぼ同じ経路を辿るものの、本発明者による各種の実験では、車両のある特定の走行状態に応じて変動しており、これを活用することで更なる制動距離の短縮化が望まれている。
［０００８］
本発明は、このようなことを考慮し、車両における制動距離の短縮化を可能として安全性の向上を図る車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００９］
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車両の走行制御装置は、車両の走行状態に応じて車輪のスリップ率を求めるスリップ率検出手段と、前記車両の走行状態に応じて前記車輪の摩擦係数を求める摩擦係数検出手段と、前記車両の走行状態に応じて摩擦係数が予め設定された所定値以上となってスリップ率−摩擦係数特性変化からなる上限値と下限値を有する所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部と、前記スリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部と、前記スリップ率の増加時と前記スリップ率の減少時とにおける前記摩擦係数の変動に応じて前記スリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更手段と、を備えたことを特徴とするものである。
［００１０］
本発明の車両の走行制御装置では、前記車輪に作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段を設け、該車輪入力パラメータ検出手段が検出した前記車輪の入力パラメータに応じて前記スリップ率安定領域における上限値または下限値が設定されることを特徴としている。
［００１１］
本発明の車両の走行制御装置では、前記車輪入力パラメータ検出手段は、前記車輪に作用する入力パラメータとして、接地荷重、車速、スリップ率変化率を検出することを特徴としている。
［００１２］
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を減少側に変更することを特徴としている。
【００１３】
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を予め設定された補正下限値に変更することを特徴としている。
【００１４】
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を前記摩擦係数の最大値に対応する前記スリップ率に変更することを特徴としている。
【００１５】
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記車輪に作用する入力パラメータに応じて前記スリップ率安定領域における上限値と下限値の変更の有無を判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両の走行制御装置によれば、摩擦係数が予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域内で制駆動力を制御可能とし、このスリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更している。従って、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時にて、最適な摩擦係数を適用することで、車両における制動距離の短縮化を可能として安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る車両の走行制御装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図３】図３は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図４】図４は、実施例１の車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例２に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【図６】図６は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図７】図７は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例３に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【図９】図９は、実施例３の車両の走行制御装置におけるスリップ率安定領域の判定マップである。
【図１０】図１０は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図１１】図１１は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図１２】図１２は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【符号の説明】
【００１８】
１１ 車両
１２ＦＬ，１２ＦＲ 前輪
１２ＲＬ，１２ＲＲ 後輪
１３ エンジン
１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲ 油圧ブレーキ装置
１５ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１６Ｆ，１６Ｒ 輪重センサ（車輪入力パラメータ検出手段）
１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲ 車輪速センサ
１８ 車速センサ（車輪入力パラメータ検出手段）
２１ 前後加速度センサ
２２ 横加速度センサ
３１ スリップ率検出部
３２ 摩擦係数検出部
３３ スリップ率安定領域設定部
３４ 制駆動力制御部
３５ スリップ率安定領域変更部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る車両の走行制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係る車両の走行制御装置を表す概略構成図、図２及び図３は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフ、図４は、実施例１の車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【００２１】
実施例１の車両の走行制御装置において、図１に示すように、車両１１には、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲを有しており、エンジン（内燃機関）１３により駆動可能となっている。また、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲには、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲが設けられている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５は、エンジン１３及び油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御可能であり、運転者のアクセルペダル操作やブレーキペダル操作に加えて、車両１１の走行状態に応じて、このエンジン１３及び油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御している。
【００２２】
また、車両１１には、その走行状態を検出するための各種センサが搭載されている。車両１１の前後には、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの重量を計測する輪重センサ（例えば、ロードセル）１６Ｆ，１６Ｒが設けられている。車両１１には、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転速度を検出する車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが設けられている。車両１１には、その走行速度を検出する車速センサ１８が設けられると共に、ブレーキペダル操作に応じてＯＮ／ＯＦＦするストップランプスイッチ１９が設けられている。車両１１には、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ２０が設けられている。また、車両１１には、この車両１１に作用する前後加速度を検出する前後加速度センサ２１が設けられると共に、車両１１に作用する横（左右）加速度を検出する横加速度センサ２２が設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ１５には、上述した輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒ、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲ、車速センサ１８、ストップランプスイッチ１９、操舵角センサ２０、前後加速度センサ２１、横加速度センサ２２の検出結果が入力されており、このＥＣＵ１５は、各種センサの検出結果に基づいて、エンジン１３及び油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御する。
【００２４】
実施例１の車両の走行制御装置では、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを有している。
【００２５】
なお、本実施例にて、このスリップ率検出部３１、摩擦係数検出部３２、スリップ率安定領域設定部３３、制駆動力制御部３４、スリップ率安定領域変更部３５は、ＥＣＵ１５によって構成されている。
【００２６】
この場合、スリップ率検出部３１は、車速センサ１８が検出した車両１１の走行速度Ｖと、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転速度Ｖｗとに基づき、下記数式を用いてスリップ率Ｓを算出する。なお、回転速度Ｖｗは、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲによる検出値の平均値である。
Ｓ＝［（Ｖ−Ｖｗ）／Ｖ］×１００
【００２７】
また、摩擦係数検出部３２は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する前後力Ｆｘと接地荷重Ｆｚとに基づいてき、下記数式を用いて摩擦係数μを算出する。なお、前後力Ｆｘは、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転速度Ｖｗに基づいて推定したり、車両１１の制動力及び駆動力に応じて推定する。一方、接地荷重Ｆｚは、輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの重量を適用する。
μ＝Ｆｘ／Ｆｚ
【００２８】
また、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの接地荷重Ｆｚを採用しており、この接地荷重Ｆｚは、上述した輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒによって検出される。即ち、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの接地荷重Ｆｚに応じて、多数のスリップ率−摩擦係数線図（以下、μ−Ｓ線図）を表すマップを有しており、車両１１が走行しているときの接地荷重Ｆｚに応じて、最適なμ−Ｓ線図（マップ）が選択され、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２が設定される。
【００２９】
そして、スリップ率安定領域変更部３５は、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を減少側に変更している。
【００３０】
この場合、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を予め設定された補正下限値Ｓ３に変更する。または、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を摩擦係数μの最大値（ピーク値）に対応するスリップ率Ｓ３に変更する。
【００３１】
具体的に説明すると、車両１１の制駆動制御では、車輪（前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲ）のスリップ率Ｓと摩擦係数μとの関係に基づいて、摩擦係数μが所定値以上となるスリップ率安定領域で駆動と制動が行われるように制御している。車輪のスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓが０％から増加すると、摩擦係数μも増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となり、その後、スリップ率Ｓが１００％になるまで減少する。一方、スリップ率Ｓが１００％から減少すると、摩擦係数μが増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となり、その後、スリップ率Ｓが０％になるまで減少する。
【００３２】
この場合、図２に示すように、通常、スリップ率Ｓが増加するときと、スリップ率Ｓが減少するときでは、摩擦係数μの増減がほぼ同じ経路を辿り、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが低くなる。そのため、摩擦係数μが所定値以上となる安定領域にて、スリップ率Ｓの上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を設定し、ＥＣＵ１５は、スリップ率Ｓが上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を超えないように、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を制御する。
【００３３】
ところが、スリップ率Ｓと摩擦係数μの特性にて、車両１１のある特定の走行状態では、図３に示すように、スリップ率Ｓが増加するときと減少するときで、摩擦係数μの増減がほぼ同じ経路を辿るものの、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが高くなる領域が発生する。そのため、ＥＣＵ１５は、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μより高いときには、スリップ率Ｓの下限値Ｓ２を減少側にある補正下限値Ｓ３に変更し、スリップ率Ｓが上限値Ｓ１と補正下限値Ｓ３を超えないように、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を制御する。
【００３４】
ここで、実施例１の車両の走行制御装置における制動制御について、図４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００３５】
実施例１の車両の走行制御装置における制動制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ１５は、車両１１が走行しているときの現在のスリップ率Ｓが増加しているかどうかを判定する。即ち、運転者がブレーキペダルを踏み込んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしかけているかどうかを判定する。ここで、スリップ率Ｓが増加していなければ、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいないか、または、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいても、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックせずに正常に減速しているものと判定し、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００３６】
一方、スリップ率Ｓが増加していると判定されたら、ステップＳ１２にて、接地荷重に応じてμ−Ｓ線図を設定し、ステップＳ１３にて、現在の増加しているスリップ率Ｓが、設定されたμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における上限値Ｓ１を超えているかどうかを判定する。ここで、現在のスリップ率Ｓが上限値Ｓ１を超えていないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のスリップ率Ｓが上限値Ｓ１を超えたと判定されたら、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしかけているため、図示しない制御ルーチンにて、ＥＣＵ１５は、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を解除する。
【００３７】
すると、車両１１における前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲのロックが解除されることから、現在のスリップ率Ｓが減少し始める。ここで、ステップＳ１４では、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎが、その直前にスリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μｕｐより高いかどうかを判定する。ここで、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎが、スリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μｕｐより高いと判定されたら、ステップＳ１５にて、設定されているμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における下限値Ｓ２を、予め減少側に設定されている補正下限値Ｓ３（Ｓ２−ΔＳ）に変更する。
【００３８】
一方、ステップＳ１４にて、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎが、その直前にスリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μｕｐより高くないと判定されたら、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を変更することなく、ステップＳ１６にて、現在の減少しているスリップ率Ｓが、設定されたμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における下限値Ｓ２、または、変更された補正下限値Ｓ３を超えているかどうかを判定する。ここで、現在のスリップ率Ｓが下限値Ｓ２（または、補正下限値Ｓ３）を超えていないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のスリップ率Ｓが下限値Ｓ２（または、補正下限値Ｓ３）を超えたと判定されたら、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが回転復帰しかけているため、図示しない制御ルーチンにて、ＥＣＵ１５は、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を上昇させる。
【００３９】
すると、車両１１における前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが制動されることから、現在のスリップ率Ｓが増加し始める。ここで、ステップＳ１７では、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μｕｐが、その直前にスリップ率Ｓが減少したときの摩擦係数μｄｏｗｎより高いかどうかを判定する。ここで、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μｕｐが、スリップ率Ｓが減少したときの摩擦係数μｄｏｗｎより高いと判定されたら、ステップＳ１８にて、設定されているμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における上限値Ｓ１を、予め増加側に設定されている補正上限値Ｓ４（Ｓ１＋ΔＳ）に変更する。
【００４０】
なお、上述したステップＳ１５にて、μ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における下限値Ｓ２に対して、予め設定された補正値ΔＳを減算することで、補正下限値Ｓ３を設定したが、この方法に限定されるものではない。例えば、スリップ率Ｓの摩擦係数μｄｏｗｎが増加し、スリップ率Ｓが摩擦係数μｕｐより高くなったとき、摩擦係数μｄｏｗｎの最大値（ピーク値）に対応するスリップ率Ｓを補正下限値Ｓ３として設定してもよい。具体的には、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎの変化率（ｄμｄｏｗｎ／ｄＳ）が０となったときのスリップ率Ｓを補正下限値Ｓ３として設定する。この場合、上述した２つの設定方法のいずれか一方を採用するようにしても良い。また、上述したステップＳ１８における処理についても同様である。
【００４１】
このように実施例１の車両の走行制御装置にあっては、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率Ｓの増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数μの変動に応じてスリップ率安定領域における上限値Ｓ１または下限値Ｓ２の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを設けている。
【００４２】
従って、スリップ率Ｓの増加時とスリップ率Ｓの減少時とにおける摩擦係数μの変動に応じて、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１や下限値Ｓ２を変更することで、車両１１の走行状態に応じた最適な摩擦係数μを適用することができ、車両１１における制動距離の短縮化を可能とし、安全性の向上を図ることができる。
【００４３】
また、実施例１の車両の走行制御装置では、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの接地荷重Ｆｚを採用し、この接地荷重Ｆｚに応じて、最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択し、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を設定している。従って、車両１１の走行状態、つまり、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転状態に応じて変動する接地荷重Ｆｚに対して、多数のスリップ率−摩擦係数線図を用意し、この中から最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択してスリップ率安定領域を設定することで、適正な摩擦係数μを適用して制動性能を向上することができる。
【００４４】
また、実施例１の車両の走行制御装置では、スリップ率安定領域変更部３５は、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を減少側に変更している。従って、良好な摩擦係数μを適用することで、制動距離を短縮することができる。
【００４５】
また、実施例１の車両の走行制御装置では、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を予め設定された補正下限値Ｓ３に変更する。従って、下限値Ｓ２を容易に補正下限値Ｓ３に変更することができ、制御の簡素化を可能とすることができる。また、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を摩擦係数μの最大値に対応するスリップ率Ｓ３に変更する。従って、下限値Ｓ２を適正に補正下限値Ｓ３に変更することができ、制御の高精度化を可能とすることができる。
【実施例２】
【００４６】
図５は、本発明の実施例２に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャート、図６及び図７は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。なお、本実施例の車両の走行制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
実施例２の車両の走行制御装置では、図１に示すように、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを有している。
【００４８】
実施例２では、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、車両１１の走行速度（車速）Ｖを採用しており、この車速Ｖは、車速センサ１８によって検出される。即ち、スリップ率安定領域設定部３３は、車速Ｖに応じて、多数のスリップ率−摩擦係数線図（μ−Ｓ線図）を表すマップを有しており、車両１１が走行しているときの車速Ｖに応じて、最適なμ−Ｓ線図（マップ）が選択され、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２が設定される。
【００４９】
ここで、実施例２の車両の走行制御装置における制動制御について、図５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５０】
実施例２の車両の走行制御装置における制動制御において、図５に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ１５は、車両１１の走行状態に応じて、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲへの制御指令値τを設定する。この場合、運転者がブレーキペダルを踏んでなければ、制御指令値τは０であり、運転者がブレーキペダルを踏んでおり、且つ、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしていなければ、制御指令値τは＋側となり、運転者がブレーキペダルを踏んでおり、且つ、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしていれば、制御指令値τは−側となる。
【００５１】
ステップＳ２２にて、ＥＣＵ１５は、制御指令値τが０より大きいかどうかを判定する。上述したように、制御指令値τが０より大きいと判定されたら、運転者がブレーキペダルを踏んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしていないので、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲの油圧が上昇してスリップ率Ｓが増加している状態にある。一方、制御指令値τが０より大きくないと判定されたら、運転者がブレーキペダルを踏んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしているので、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲの油圧を解除してスリップ率Ｓが減少している状態にある。
【００５２】
即ち、制御指令値τが０より大きいと判定されたら、ステップＳ２３〜Ｓ２７の処理を実行し、制御指令値τが０より大きくないと判定されたら、ステップＳ２８〜Ｓ３２の処理を実行する。
【００５３】
ステップＳ２３にて、ＥＣＵ１５は、スリップ率Ｓが増加するときの最新のμ−Ｓ線図（モデル）を車速Ｖごとに同定する。ステップＳ２４では、ＥＣＵ１５は、ステップＳ２３にて、車速Ｖに応じたμ−Ｓ線図（モデル）の同定ができなかったとき、最新のＭＦモデルピークμから初期（または、前回）のピークμを減算してＥｒｒｏｒ値を算出し、これをＡｂｓ値として設定する。ステップＳ２５では、このＡｂｓ値が予め設定された閾値より大きいかどうかを判定し、Ａｂｓ値が閾値より大きくないと判定されたら、ステップＳ２３に戻る。一方、ここで、Ａｂｓ値が閾値より大きいと判定されたら、ステップＳ２６にて、スリップ率Ｓが増加するときのμ−Ｓ線図（モデル）を現在の車速Ｖに応じて同定して更新する。そして、ステップＳ２７にて、μ−Ｓ線図（モデル）に基づいて、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μのピーク値と、このときのスリップ率Ｓを算出する。
【００５４】
なお、μ−Ｓ線図（モデル）とは、ＭＦ（Ｍａｇｉｃ Ｆｏｒｍｕｌａ）モデルを適用し、所定の走行距離ごとにＭＦモデル係数を更新するものである。また、本実施例では、摩擦係数μピーク値とスリップ率Ｓを、ＭＦモデル係数を用いて予測して求めている。この場合、現在の車両１１の走行状態として、接地荷重Ｆｚ、前後力Ｆｘ、車輪速Ｖｗ、車速Ｖを用いて予測している。
【００５５】
一方、ステップＳ２８〜Ｓ３２でも、同様にして、μ−Ｓ線図（モデル）に基づいて、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μのピーク値と、このときのスリップ率Ｓを算出する。
【００５６】
ステップＳ３３では、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μピーク値と、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μのピーク値とを比較する。ここで、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μのピーク値の方が大きければ、図６に表すμ−Ｓ線図であることから、ステップＳ３４にて、基準スリップ率Ｓ０を制御解除スリップ率（上限値）Ｓ１に設定し、ステップＳ３５にて、基準スリップ率Ｓ０を制御開始スリップ率（下限値）Ｓ３に変更する。一方、ステップＳ３３にて、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μのピーク値の方が大きければ、図７に表すμ−Ｓ線図であることから、ステップＳ３６にて、基準スリップ率Ｓ０に補正値ΔＳを加算して制御解除スリップ率（上限値）Ｓ１に設定し、ステップＳ３７にて、基準スリップ率Ｓ０を制御開始スリップ率（下限値）Ｓ２に設定する。
【００５７】
ステップＳ３４〜Ｓ３７にて、制御解除スリップ率（上限値）と制御開始スリップ率（下限値）が設定されると、ステップＳ３８にて、ＥＣＵ１５は、これを制御ロジックに出力し、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御する。
【００５８】
このように実施例２の車両の走行制御装置にあっては、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、車両１１の走行速度Ｖを採用し、この車速Ｖに応じて、最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択し、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を設定している。従って、車両１１の走行状態、つまり、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転状態に応じて変動する車速Ｖに対して、多数のスリップ率−摩擦係数線図を用意し、この中から最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択してスリップ率安定領域を設定することで、適正な摩擦係数μを適用して制動性能を向上することができる。
【実施例３】
【００５９】
図８は、本発明の実施例３に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャート、図９は、実施例３の車両の走行制御装置におけるスリップ率安定領域の判定マップ、図１０乃至図１２は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。なお、本実施例の車両の走行制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６０】
実施例３の車両の走行制御装置では、図１に示すように、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを有している。
【００６１】
実施例３では、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓの変化率（変化速度）Ｓｓを採用している。この場合、車速センサ１８が検出した車両１１の走行速度Ｖと、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの車輪速Ｖｗとに基づいて、実施例１と同様にスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓにおける単位時間（秒）当たりの変化量をスリップ率Ｓの変化率Ｓｓとする。即ち、スリップ率安定領域設定部３３は、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じて、多数のスリップ率−摩擦係数線図（μ−Ｓ線図）を表すマップを有しており、車両１１が走行しているときのスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じて、最適なμ−Ｓ線図（マップ）が選択され、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２が設定される。
【００６２】
また、実施例３では、スリップ率安定領域変更部３５は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータとしてのスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じてスリップ率安定領域における上限値と下限値の変更の有無を判定している。
【００６３】
即ち、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが小さく、接地荷重Ｆｚも小さいときには、図１０に示すように、まず、スリップ率Ｓが増加すると、摩擦係数μも増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となってから減少する。続いて、スリップ率Ｓが減少すると、摩擦係数μが増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となってから減少する。この場合、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが高くなっている。また、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓがやや大きく、接地荷重Ｆｚが小さいときには、図１１に示すように、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが最後の部分で高くなっている。更に、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが大きく、接地荷重Ｆｚが小さいときには、図１２に示すように、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが低くなっている。
【００６４】
なお、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓを一定とし、接地荷重Ｆｚを変化させた場合でも、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが上下に変動している。
【００６５】
このように、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓ及び接地荷重Ｆｚが変化すると、スリップ率Ｓと摩擦係数μの特性が変化することがわかる。この場合、スリップ率Ｓと摩擦係数μの特性とは、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μと、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μの大小関係であり、本実施例では、図９に示すように、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対する領域を、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μと、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μの大小関係により、２つの領域Ｎ、Ｙに区画している。即ち、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが小さく、且つ、接地荷重Ｆｚも小さい領域Ｙでは、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μが、減少するときの摩擦係数μより高い領域である。一方、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが大きく、または、接地荷重Ｆｚが大きい領域Ｎでは、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μより低い領域である。
【００６６】
そのため、車輪入力パラメータとしてのスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに応じて、スリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性が判定される。
【００６７】
ここで、実施例３の車両の走行制御装置における制動制御について、図８のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００６８】
実施例３の車両の走行制御装置における制動制御において、図８に示すように、ステップＳ４１にて、ＥＣＵ１５は、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作があったかどうかを判定する。即ち、運転者がブレーキペダルを踏み込んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが制動されているかどうかを判定する。ここで、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作がないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００６９】
一方、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作があると判定されたら、ステップＳ４２にて、接地荷重Ｆｚを推定する。この推定方法は、実施例１と同様に、輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの重量から接地荷重Ｆｚを推定する。この場合、車両１１におけるロール（横）方向の荷重移動量と加速及び減速（前後）方向の荷重移動量を考慮して接地荷重Ｆｚを推定する。即ち、車両の設計データに、操舵角センサ２０が検出した操舵角と、前後加速度センサ２１が検出した前後加速度と、横加速度センサ２２が検出した横（左右）加速度を加味して接地荷重Ｆｚを推定する。続いて、ステップＳ４３にて、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓを推定する。この推定方法は、実施例１と同様に、車速センサ１８が検出した車両１１の走行速度Ｖと、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した車輪速Ｖｗとに基づき、下記数式を用いてスリップ率Ｓを算出する。
Ｓ＝［（Ｖ−Ｖｗ）／Ｖ］×１００
【００７０】
そして、ステップＳ４４にて、推定した接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓを用いて、図９に表すマップに基づいて、現在走行している車両１１におけるスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対する領域を判定する。つまり、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、その直前にスリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μより高いか低いかを判定し、μ―Ｓ線図を設定する。ここで、Ｙ領域であると判定されたら、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μより高いと判定されたものである。この場合には、ステップＳ４５にて、ＥＣＵ１５は、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲにおけるブレーキ油圧の減圧を継続する。即ち、スリップ率安定領域における下限値を減少側に変更する。
【００７１】
一方、ステップＳ４４にて、Ｎ領域であると判定されたら、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μより低いと判定されたものである。この場合には、ステップＳ４６にて、ＥＣＵ１５は、設定されたμ−Ｓ線図での制御を実行する。即ち、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲにおけるブレーキ油圧の減圧の停止を、予め設定されたスリップ率安定領域における下限値で実行する。
【００７２】
このように実施例３の車両の走行制御装置にあっては、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓを採用し、この接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じて、その領域Ｎ、Ｙを設定、つまり、最適なスリップ率−摩擦係数線図を設定し、スリップ率安定領域における上限値と下限値を設定している。従って、車両１１の走行状態、つまり、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転状態に応じて変動する接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに対して、最適なスリップ率−摩擦係数線図を設定してスリップ率安定領域を設定することで、適正な摩擦係数μを適用して制動性能を向上することができる。
【００７３】
なお、上述した各実施例では、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時における摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における下限値を変更するようにしたが、スリップ率安定領域における上限値を変更してもよい。
【００７４】
なお、上述した各実施例では、運転者がブレーキペダルを踏み込み操作することで、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲが作動したときに発生するスリップ、つまり、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）機能が作動したときの制動力制御として説明している。本発明に係る車両の走行制御装置は、この制動力制御に限定されるものではなく、駆動力制御に適用することもできる。即ち、運転者がアクセルペダルを踏み込み操作することで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが空転したときに発生するスリップ、つまり、ＴＲＣ（トラクションコントロールシステム）機能が作動したときの駆動力制御として適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る車両の走行制御装置は、スリップ率の増加時と減少時における摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更することで、車両における制動距離の短縮化を可能として安全性の向上を図るものであり、いずれの種類の車両に用いても好適である。
【０００１】
本発明は、車両に装着された車輪と路面とのスリップ率と摩擦係数とに基づいて、車両の制動力及び駆動力を制御する車両の走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者のブレーキペダルの踏み込み操作（制動操作）やアクセルペダルの踏み込み操作（加速操作）に伴って駆動輪がスリップしたとき、そのスリップ状態にある駆動輪の制動力や機関出力を調節し、最適な駆動力を駆動輪に対して付与するようにする、所謂、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステムが知られている。
【０００３】
例えば、従来のアンチロックブレーキシステムでは、車輪のスリップ率と制動摩擦係数との関係に基づいて、制動摩擦係数が所定値以上となる領域で制動が行われるように、制御している。車輪のスリップ率と制動摩擦係数との特性において、一般的には、スリップ率が０％から増加すると、制動摩擦係数も増加し、あるスリップ率で制動摩擦係数が最大値となり、その後スリップ率が１００％まで減少する。そして、スリップ率が１００％から減少すると、制動摩擦係数が増加し、あるスリップ率で制動摩擦係数が最大値となり、その後スリップ率が０％まで減少する。この場合、スリップ率が増加するときと減少するときとでは、制動摩擦係数の増減がほぼ同じ経路を辿ることが知られている。
【０００４】
従って、従来のブレーキ制御では、制動摩擦係数が所定値以上となる安定領域にて、スリップ率の上限値と下限値を設定し、車両の走行状態にて、スリップ率を監視し、このスリップ率がスリップ率の上限値と下限値を超えないように、ブレーキ装置のブレーキ液圧を制御している。そのため、運転者が急ブレーキをかけたときに、スリップ率を安定領域、つまり、上限値と下限値の間に保持し、最短の停止距離を確保することができる。
【０００５】
なお、上述した技術として、下記特許文献１、２に記載されたものがある。
［０００６］
特許文献１：特開２００−２４５７６７号公報
特許文献２：特開２００７−１４５０７５号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００７］
ところが、車輪のスリップ率と制動摩擦係数の特性にて、スリップ率が増加するときと減少するときとでは、制動摩擦係数の増減がほぼ同じ経路を辿るものの、本発明者による各種の実験では、車両のある特定の走行状態に応じて変動しており、これを活用することで更なる制動距離の短縮化が望まれている。
［０００８］
本発明は、このようなことを考慮し、車両における制動距離の短縮化を可能として安全性の向上を図る車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００９］
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車両の走行制御装置は、車両の走行状態に応じて車輪のスリップ率を求めるスリップ率検出手段と、前記車両の走行状態に応じて前記車輪の摩擦係数を求める摩擦係数検出手段と、前記車両の走行状態に応じて摩擦係数が予め設定された所定値以上となってスリップ率−摩擦係数特性変化からなる上限値と下限値を有する所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部と、前記スリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部と、前記スリップ率の増加時と前記スリップ率の減少時とにおける前記摩擦係数の変動に応じて前記スリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更手段と、を備えたことを特徴とするものである。
［００１０］
本発明の車両の走行制御装置では、前記車輪に作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段を設け、該車輪入力パラメータ検出手段が検出した前記車輪の入力パラメータに応じて前記スリップ率安定領域における上限値または下限値が設定されることを特徴としている。
［００１１］
本発明の車両の走行制御装置では、前記車輪入力パラメータ検出手段は、前記車輪に作用する入力パラメータとして、接地荷重、車速、スリップ率変化率を検出することを特徴としている。
［００１２］
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を減少側に変更することを特徴としている。
【００１３】
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を予め設定された補正下限値に変更することを特徴としている。
【００１４】
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を前記摩擦係数の最大値に対応する前記スリップ率に変更することを特徴としている。
【００１５】
本発明の車両の走行制御装置では、前記スリップ率安定領域変更手段は、前記車輪に作用する入力パラメータに応じて前記スリップ率安定領域における上限値と下限値の変更の有無を判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両の走行制御装置によれば、摩擦係数が予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域内で制駆動力を制御可能とし、このスリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更している。従って、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時にて、最適な摩擦係数を適用することで、車両における制動距離の短縮化を可能として安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る車両の走行制御装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図３】図３は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図４】図４は、実施例１の車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例２に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【図６】図６は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図７】図７は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例３に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【図９】図９は、実施例３の車両の走行制御装置におけるスリップ率安定領域の判定マップである。
【図１０】図１０は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図１１】図１１は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【図１２】図１２は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。
【符号の説明】
【００１８】
１１ 車両
１２ＦＬ，１２ＦＲ 前輪
１２ＲＬ，１２ＲＲ 後輪
１３ エンジン
１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲ 油圧ブレーキ装置
１５ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１６Ｆ，１６Ｒ 輪重センサ（車輪入力パラメータ検出手段）
１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲ 車輪速センサ
１８ 車速センサ（車輪入力パラメータ検出手段）
２１ 前後加速度センサ
２２ 横加速度センサ
３１ スリップ率検出部
３２ 摩擦係数検出部
３３ スリップ率安定領域設定部
３４ 制駆動力制御部
３５ スリップ率安定領域変更部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る車両の走行制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１に係る車両の走行制御装置を表す概略構成図、図２及び図３は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフ、図４は、実施例１の車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャートである。
【００２１】
実施例１の車両の走行制御装置において、図１に示すように、車両１１には、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲを有しており、エンジン（内燃機関）１３により駆動可能となっている。また、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲには、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲが設けられている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５は、エンジン１３及び油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御可能であり、運転者のアクセルペダル操作やブレーキペダル操作に加えて、車両１１の走行状態に応じて、このエンジン１３及び油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御している。
【００２２】
また、車両１１には、その走行状態を検出するための各種センサが搭載されている。車両１１の前後には、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの重量を計測する輪重センサ（例えば、ロードセル）１６Ｆ，１６Ｒが設けられている。車両１１には、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転速度を検出する車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが設けられている。車両１１には、その走行速度を検出する車速センサ１８が設けられると共に、ブレーキペダル操作に応じてＯＮ／ＯＦＦするストップランプスイッチ１９が設けられている。車両１１には、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ２０が設けられている。また、車両１１には、この車両１１に作用する前後加速度を検出する前後加速度センサ２１が設けられると共に、車両１１に作用する横（左右）加速度を検出する横加速度センサ２２が設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ１５には、上述した輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒ、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲ、車速センサ１８、ストップランプスイッチ１９、操舵角センサ２０、前後加速度センサ２１、横加速度センサ２２の検出結果が入力されており、このＥＣＵ１５は、各種センサの検出結果に基づいて、エンジン１３及び油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御する。
【００２４】
実施例１の車両の走行制御装置では、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを有している。
【００２５】
なお、本実施例にて、このスリップ率検出部３１、摩擦係数検出部３２、スリップ率安定領域設定部３３、制駆動力制御部３４、スリップ率安定領域変更部３５は、ＥＣＵ１５によって構成されている。
【００２６】
この場合、スリップ率検出部３１は、車速センサ１８が検出した車両１１の走行速度Ｖと、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転速度Ｖｗとに基づき、下記数式を用いてスリップ率Ｓを算出する。なお、回転速度Ｖｗは、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲによる検出値の平均値である。
Ｓ＝［（Ｖ−Ｖｗ）／Ｖ］×１００
【００２７】
また、摩擦係数検出部３２は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する前後力Ｆｘと接地荷重Ｆｚとに基づいてき、下記数式を用いて摩擦係数μを算出する。なお、前後力Ｆｘは、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転速度Ｖｗに基づいて推定したり、車両１１の制動力及び駆動力に応じて推定する。一方、接地荷重Ｆｚは、輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの重量を適用する。
μ＝Ｆｘ／Ｆｚ
【００２８】
また、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの接地荷重Ｆｚを採用しており、この接地荷重Ｆｚは、上述した輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒによって検出される。即ち、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの接地荷重Ｆｚに応じて、多数のスリップ率−摩擦係数線図（以下、μ−Ｓ線図）を表すマップを有しており、車両１１が走行しているときの接地荷重Ｆｚに応じて、最適なμ−Ｓ線図（マップ）が選択され、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２が設定される。
【００２９】
そして、スリップ率安定領域変更部３５は、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を減少側に変更している。
【００３０】
この場合、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を予め設定された補正下限値Ｓ３に変更する。または、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を摩擦係数μの最大値（ピーク値）に対応するスリップ率Ｓ３に変更する。
【００３１】
具体的に説明すると、車両１１の制駆動制御では、車輪（前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲ）のスリップ率Ｓと摩擦係数μとの関係に基づいて、摩擦係数μが所定値以上となるスリップ率安定領域で駆動と制動が行われるように制御している。車輪のスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓが０％から増加すると、摩擦係数μも増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となり、その後、スリップ率Ｓが１００％になるまで減少する。一方、スリップ率Ｓが１００％から減少すると、摩擦係数μが増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となり、その後、スリップ率Ｓが０％になるまで減少する。
【００３２】
この場合、図２に示すように、通常、スリップ率Ｓが増加するときと、スリップ率Ｓが減少するときでは、摩擦係数μの増減がほぼ同じ経路を辿り、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが低くなる。そのため、摩擦係数μが所定値以上となる安定領域にて、スリップ率Ｓの上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を設定し、ＥＣＵ１５は、スリップ率Ｓが上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を超えないように、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を制御する。
【００３３】
ところが、スリップ率Ｓと摩擦係数μの特性にて、車両１１のある特定の走行状態では、図３に示すように、スリップ率Ｓが増加するときと減少するときで、摩擦係数μの増減がほぼ同じ経路を辿るものの、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが高くなる領域が発生する。そのため、ＥＣＵ１５は、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μより高いときには、スリップ率Ｓの下限値Ｓ２を減少側にある補正下限値Ｓ３に変更し、スリップ率Ｓが上限値Ｓ１と補正下限値Ｓ３を超えないように、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を制御する。
【００３４】
ここで、実施例１の車両の走行制御装置における制動制御について、図４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００３５】
実施例１の車両の走行制御装置における制動制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ１５は、車両１１が走行しているときの現在のスリップ率Ｓが増加しているかどうかを判定する。即ち、運転者がブレーキペダルを踏み込んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしかけているかどうかを判定する。ここで、スリップ率Ｓが増加していなければ、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいないか、または、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいても、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックせずに正常に減速しているものと判定し、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００３６】
一方、スリップ率Ｓが増加していると判定されたら、ステップＳ１２にて、接地荷重に応じてμ−Ｓ線図を設定し、ステップＳ１３にて、現在の増加しているスリップ率Ｓが、設定されたμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における上限値Ｓ１を超えているかどうかを判定する。ここで、現在のスリップ率Ｓが上限値Ｓ１を超えていないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のスリップ率Ｓが上限値Ｓ１を超えたと判定されたら、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしかけているため、図示しない制御ルーチンにて、ＥＣＵ１５は、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を解除する。
【００３７】
すると、車両１１における前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲのロックが解除されることから、現在のスリップ率Ｓが減少し始める。ここで、ステップＳ１４では、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎが、その直前にスリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μｕｐより高いかどうかを判定する。ここで、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎが、スリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μｕｐより高いと判定されたら、ステップＳ１５にて、設定されているμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における下限値Ｓ２を、予め減少側に設定されている補正下限値Ｓ３（Ｓ２−ΔＳ）に変更する。
【００３８】
一方、ステップＳ１４にて、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎが、その直前にスリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μｕｐより高くないと判定されたら、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を変更することなく、ステップＳ１６にて、現在の減少しているスリップ率Ｓが、設定されたμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における下限値Ｓ２、または、変更された補正下限値Ｓ３を超えているかどうかを判定する。ここで、現在のスリップ率Ｓが下限値Ｓ２（または、補正下限値Ｓ３）を超えていないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、現在のスリップ率Ｓが下限値Ｓ２（または、補正下限値Ｓ３）を超えたと判定されたら、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが回転復帰しかけているため、図示しない制御ルーチンにて、ＥＣＵ１５は、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲのブレーキ油圧を上昇させる。
【００３９】
すると、車両１１における前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが制動されることから、現在のスリップ率Ｓが増加し始める。ここで、ステップＳ１７では、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μｕｐが、その直前にスリップ率Ｓが減少したときの摩擦係数μｄｏｗｎより高いかどうかを判定する。ここで、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μｕｐが、スリップ率Ｓが減少したときの摩擦係数μｄｏｗｎより高いと判定されたら、ステップＳ１８にて、設定されているμ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における上限値Ｓ１を、予め増加側に設定されている補正上限値Ｓ４（Ｓ１＋ΔＳ）に変更する。
【００４０】
なお、上述したステップＳ１５にて、μ−Ｓ線図にて規定されているスリップ率安定領域における下限値Ｓ２に対して、予め設定された補正値ΔＳを減算することで、補正下限値Ｓ３を設定したが、この方法に限定されるものではない。例えば、スリップ率Ｓの摩擦係数μｄｏｗｎが増加し、スリップ率Ｓが摩擦係数μｕｐより高くなったとき、摩擦係数μｄｏｗｎの最大値（ピーク値）に対応するスリップ率Ｓを補正下限値Ｓ３として設定してもよい。具体的には、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μｄｏｗｎの変化率（ｄμｄｏｗｎ／ｄＳ）が０となったときのスリップ率Ｓを補正下限値Ｓ３として設定する。この場合、上述した２つの設定方法のいずれか一方を採用するようにしても良い。また、上述したステップＳ１８における処理についても同様である。
【００４１】
このように実施例１の車両の走行制御装置にあっては、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率Ｓの増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数μの変動に応じてスリップ率安定領域における上限値Ｓ１または下限値Ｓ２の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを設けている。
【００４２】
従って、スリップ率Ｓの増加時とスリップ率Ｓの減少時とにおける摩擦係数μの変動に応じて、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１や下限値Ｓ２を変更することで、車両１１の走行状態に応じた最適な摩擦係数μを適用することができ、車両１１における制動距離の短縮化を可能とし、安全性の向上を図ることができる。
【００４３】
また、実施例１の車両の走行制御装置では、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの接地荷重Ｆｚを採用し、この接地荷重Ｆｚに応じて、最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択し、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を設定している。従って、車両１１の走行状態、つまり、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転状態に応じて変動する接地荷重Ｆｚに対して、多数のスリップ率−摩擦係数線図を用意し、この中から最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択してスリップ率安定領域を設定することで、適正な摩擦係数μを適用して制動性能を向上することができる。
【００４４】
また、実施例１の車両の走行制御装置では、スリップ率安定領域変更部３５は、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を減少側に変更している。従って、良好な摩擦係数μを適用することで、制動距離を短縮することができる。
【００４５】
また、実施例１の車両の走行制御装置では、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を予め設定された補正下限値Ｓ３に変更する。従って、下限値Ｓ２を容易に補正下限値Ｓ３に変更することができ、制御の簡素化を可能とすることができる。また、スリップ率Ｓの減少時における摩擦係数μがスリップ率Ｓの増加時における摩擦係数μを超えたとき、スリップ率安定領域における下限値Ｓ２を摩擦係数μの最大値に対応するスリップ率Ｓ３に変更する。従って、下限値Ｓ２を適正に補正下限値Ｓ３に変更することができ、制御の高精度化を可能とすることができる。
【実施例２】
【００４６】
図５は、本発明の実施例２に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャート、図６及び図７は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。なお、本実施例の車両の走行制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
実施例２の車両の走行制御装置では、図１に示すように、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを有している。
【００４８】
実施例２では、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、車両１１の走行速度（車速）Ｖを採用しており、この車速Ｖは、車速センサ１８によって検出される。即ち、スリップ率安定領域設定部３３は、車速Ｖに応じて、多数のスリップ率−摩擦係数線図（μ−Ｓ線図）を表すマップを有しており、車両１１が走行しているときの車速Ｖに応じて、最適なμ−Ｓ線図（マップ）が選択され、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２が設定される。
【００４９】
ここで、実施例２の車両の走行制御装置における制動制御について、図５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５０】
実施例２の車両の走行制御装置における制動制御において、図５に示すように、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ１５は、車両１１の走行状態に応じて、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲへの制御指令値τを設定する。この場合、運転者がブレーキペダルを踏んでなければ、制御指令値τは０であり、運転者がブレーキペダルを踏んでおり、且つ、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしていなければ、制御指令値τは＋側となり、運転者がブレーキペダルを踏んでおり、且つ、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしていれば、制御指令値τは−側となる。
【００５１】
ステップＳ２２にて、ＥＣＵ１５は、制御指令値τが０より大きいかどうかを判定する。上述したように、制御指令値τが０より大きいと判定されたら、運転者がブレーキペダルを踏んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしていないので、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲの油圧が上昇してスリップ率Ｓが増加している状態にある。一方、制御指令値τが０より大きくないと判定されたら、運転者がブレーキペダルを踏んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲがロックしているので、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲの油圧を解除してスリップ率Ｓが減少している状態にある。
【００５２】
即ち、制御指令値τが０より大きいと判定されたら、ステップＳ２３〜Ｓ２７の処理を実行し、制御指令値τが０より大きくないと判定されたら、ステップＳ２８〜Ｓ３２の処理を実行する。
【００５３】
ステップＳ２３にて、ＥＣＵ１５は、スリップ率Ｓが増加するときの最新のμ−Ｓ線図（モデル）を車速Ｖごとに同定する。ステップＳ２４では、ＥＣＵ１５は、ステップＳ２３にて、車速Ｖに応じたμ−Ｓ線図（モデル）の同定ができなかったとき、最新のＭＦモデルピークμから初期（または、前回）のピークμを減算してＥｒｒｏｒ値を算出し、これをＡｂｓ値として設定する。ステップＳ２５では、このＡｂｓ値が予め設定された閾値より大きいかどうかを判定し、Ａｂｓ値が閾値より大きくないと判定されたら、ステップＳ２３に戻る。一方、ここで、Ａｂｓ値が閾値より大きいと判定されたら、ステップＳ２６にて、スリップ率Ｓが増加するときのμ−Ｓ線図（モデル）を現在の車速Ｖに応じて同定して更新する。そして、ステップＳ２７にて、μ−Ｓ線図（モデル）に基づいて、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μのピーク値と、このときのスリップ率Ｓを算出する。
【００５４】
なお、μ−Ｓ線図（モデル）とは、ＭＦ（Ｍａｇｉｃ Ｆｏｒｍｕｌａ）モデルを適用し、所定の走行距離ごとにＭＦモデル係数を更新するものである。また、本実施例では、摩擦係数μピーク値とスリップ率Ｓを、ＭＦモデル係数を用いて予測して求めている。この場合、現在の車両１１の走行状態として、接地荷重Ｆｚ、前後力Ｆｘ、車輪速Ｖｗ、車速Ｖを用いて予測している。
【００５５】
一方、ステップＳ２８〜Ｓ３２でも、同様にして、μ−Ｓ線図（モデル）に基づいて、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μのピーク値と、このときのスリップ率Ｓを算出する。
【００５６】
ステップＳ３３では、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μピーク値と、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μのピーク値とを比較する。ここで、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μのピーク値の方が大きければ、図６に表すμ−Ｓ線図であることから、ステップＳ３４にて、基準スリップ率Ｓ０を制御解除スリップ率（上限値）Ｓ１に設定し、ステップＳ３５にて、基準スリップ率Ｓ０を制御開始スリップ率（下限値）Ｓ３に変更する。一方、ステップＳ３３にて、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μのピーク値の方が大きければ、図７に表すμ−Ｓ線図であることから、ステップＳ３６にて、基準スリップ率Ｓ０に補正値ΔＳを加算して制御解除スリップ率（上限値）Ｓ１に設定し、ステップＳ３７にて、基準スリップ率Ｓ０を制御開始スリップ率（下限値）Ｓ２に設定する。
【００５７】
ステップＳ３４〜Ｓ３７にて、制御解除スリップ率（上限値）と制御開始スリップ率（下限値）が設定されると、ステップＳ３８にて、ＥＣＵ１５は、これを制御ロジックに出力し、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲを制御する。
【００５８】
このように実施例２の車両の走行制御装置にあっては、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、車両１１の走行速度Ｖを採用し、この車速Ｖに応じて、最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択し、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２を設定している。従って、車両１１の走行状態、つまり、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転状態に応じて変動する車速Ｖに対して、多数のスリップ率−摩擦係数線図を用意し、この中から最適なスリップ率−摩擦係数線図を選択してスリップ率安定領域を設定することで、適正な摩擦係数μを適用して制動性能を向上することができる。
【実施例３】
【００５９】
図８は、本発明の実施例３に係る車両の走行制御装置における制動制御を表すフローチャート、図９は、実施例３の車両の走行制御装置におけるスリップ率安定領域の判定マップ、図１０乃至図１２は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表すグラフである。なお、本実施例の車両の走行制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６０】
実施例３の車両の走行制御装置では、図１に示すように、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓを求めるスリップ率検出部３１と、車両１１の走行状態に応じて前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面との摩擦係数μを求める摩擦係数検出部３２と、車両１１の走行状態に応じて摩擦係数μが予め設定された所定値以上となる所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部３３と、設定されたスリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部３４と、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時とにおける摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更部３５とを有している。
【００６１】
実施例３では、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲと路面とのスリップ率Ｓの変化率（変化速度）Ｓｓを採用している。この場合、車速センサ１８が検出した車両１１の走行速度Ｖと、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの車輪速Ｖｗとに基づいて、実施例１と同様にスリップ率Ｓを算出し、このスリップ率Ｓにおける単位時間（秒）当たりの変化量をスリップ率Ｓの変化率Ｓｓとする。即ち、スリップ率安定領域設定部３３は、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じて、多数のスリップ率−摩擦係数線図（μ−Ｓ線図）を表すマップを有しており、車両１１が走行しているときのスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じて、最適なμ−Ｓ線図（マップ）が選択され、スリップ率安定領域における上限値Ｓ１と下限値Ｓ２が設定される。
【００６２】
また、実施例３では、スリップ率安定領域変更部３５は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータとしてのスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じてスリップ率安定領域における上限値と下限値の変更の有無を判定している。
【００６３】
即ち、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが小さく、接地荷重Ｆｚも小さいときには、図１０に示すように、まず、スリップ率Ｓが増加すると、摩擦係数μも増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となってから減少する。続いて、スリップ率Ｓが減少すると、摩擦係数μが増加し、あるスリップ率Ｓで摩擦係数μが最大値となってから減少する。この場合、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが高くなっている。また、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓがやや大きく、接地荷重Ｆｚが小さいときには、図１１に示すように、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが最後の部分で高くなっている。更に、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが大きく、接地荷重Ｆｚが小さいときには、図１２に示すように、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが低くなっている。
【００６４】
なお、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対するスリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性において、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓを一定とし、接地荷重Ｆｚを変化させた場合でも、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μに対して、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが上下に変動している。
【００６５】
このように、車輪のスリップ率Ｓの変化率Ｓｓ及び接地荷重Ｆｚが変化すると、スリップ率Ｓと摩擦係数μの特性が変化することがわかる。この場合、スリップ率Ｓと摩擦係数μの特性とは、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μと、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μの大小関係であり、本実施例では、図９に示すように、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対する領域を、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μと、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μの大小関係により、２つの領域Ｎ、Ｙに区画している。即ち、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが小さく、且つ、接地荷重Ｆｚも小さい領域Ｙでは、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μが、減少するときの摩擦係数μより高い領域である。一方、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓが大きく、または、接地荷重Ｆｚが大きい領域Ｎでは、スリップ率Ｓが増加するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μより低い領域である。
【００６６】
そのため、車輪入力パラメータとしてのスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに応じて、スリップ率Ｓと摩擦係数μとの特性が判定される。
【００６７】
ここで、実施例３の車両の走行制御装置における制動制御について、図８のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００６８】
実施例３の車両の走行制御装置における制動制御において、図８に示すように、ステップＳ４１にて、ＥＣＵ１５は、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作があったかどうかを判定する。即ち、運転者がブレーキペダルを踏み込んで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが制動されているかどうかを判定する。ここで、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作がないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００６９】
一方、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作があると判定されたら、ステップＳ４２にて、接地荷重Ｆｚを推定する。この推定方法は、実施例１と同様に、輪重センサ１６Ｆ，１６Ｒが検出した前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの重量から接地荷重Ｆｚを推定する。この場合、車両１１におけるロール（横）方向の荷重移動量と加速及び減速（前後）方向の荷重移動量を考慮して接地荷重Ｆｚを推定する。即ち、車両の設計データに、操舵角センサ２０が検出した操舵角と、前後加速度センサ２１が検出した前後加速度と、横加速度センサ２２が検出した横（左右）加速度を加味して接地荷重Ｆｚを推定する。続いて、ステップＳ４３にて、スリップ率Ｓの変化率Ｓｓを推定する。この推定方法は、実施例１と同様に、車速センサ１８が検出した車両１１の走行速度Ｖと、車輪速センサ１７ＦＬ，１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲが検出した車輪速Ｖｗとに基づき、下記数式を用いてスリップ率Ｓを算出する。
Ｓ＝［（Ｖ−Ｖｗ）／Ｖ］×１００
【００７０】
そして、ステップＳ４４にて、推定した接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓを用いて、図９に表すマップに基づいて、現在走行している車両１１におけるスリップ率Ｓの変化率Ｓｓと接地荷重Ｆｚに対する領域を判定する。つまり、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、その直前にスリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μより高いか低いかを判定し、μ―Ｓ線図を設定する。ここで、Ｙ領域であると判定されたら、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μより高いと判定されたものである。この場合には、ステップＳ４５にて、ＥＣＵ１５は、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲにおけるブレーキ油圧の減圧を継続する。即ち、スリップ率安定領域における下限値を減少側に変更する。
【００７１】
一方、ステップＳ４４にて、Ｎ領域であると判定されたら、スリップ率Ｓが減少するときの摩擦係数μが、スリップ率Ｓが増加したときの摩擦係数μより低いと判定されたものである。この場合には、ステップＳ４６にて、ＥＣＵ１５は、設定されたμ−Ｓ線図での制御を実行する。即ち、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲにおけるブレーキ油圧の減圧の停止を、予め設定されたスリップ率安定領域における下限値で実行する。
【００７２】
このように実施例３の車両の走行制御装置にあっては、スリップ率安定領域設定部３３は、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲに作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段として、接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓを採用し、この接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに応じて、その領域Ｎ、Ｙを設定、つまり、最適なスリップ率−摩擦係数線図を設定し、スリップ率安定領域における上限値と下限値を設定している。従って、車両１１の走行状態、つまり、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲの回転状態に応じて変動する接地荷重Ｆｚとスリップ率Ｓの変化率Ｓｓに対して、最適なスリップ率−摩擦係数線図を設定してスリップ率安定領域を設定することで、適正な摩擦係数μを適用して制動性能を向上することができる。
【００７３】
なお、上述した各実施例では、スリップ率の増加時とスリップ率の減少時における摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における下限値を変更するようにしたが、スリップ率安定領域における上限値を変更してもよい。
【００７４】
なお、上述した各実施例では、運転者がブレーキペダルを踏み込み操作することで、油圧ブレーキ装置１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲが作動したときに発生するスリップ、つまり、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）機能が作動したときの制動力制御として説明している。本発明に係る車両の走行制御装置は、この制動力制御に限定されるものではなく、駆動力制御に適用することもできる。即ち、運転者がアクセルペダルを踏み込み操作することで、前輪１２ＦＬ，１２ＦＲ及び後輪１２ＲＬ，１２ＲＲが空転したときに発生するスリップ、つまり、ＴＲＣ（トラクションコントロールシステム）機能が作動したときの駆動力制御として適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る車両の走行制御装置は、スリップ率の増加時と減少時における摩擦係数の変動に応じてスリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更することで、車両における制動距離の短縮化を可能として安全性の向上を図るものであり、いずれの種類の車両に用いても好適である。
Claims (7)
- 車両の走行状態に応じて車輪のスリップ率を求めるスリップ率検出手段と、
前記車両の走行状態に応じて前記車輪の摩擦係数を求める摩擦係数検出手段と、
前記車両の走行状態に応じて摩擦係数が予め設定された所定値以上となってスリップ率−摩擦係数特性変化からなる上限値と下限値を有する所定のスリップ率安定領域を設定するスリップ率安定領域設定部と、
前記スリップ率安定領域内で制駆動力を制御する制駆動力制御部と、
前記スリップ率の増加時と前記スリップ率の減少時とにおける前記摩擦係数の変動に応じて前記スリップ率安定領域における上限値または下限値の少なくともいずれか一方を変更するスリップ率安定領域変更手段と、
を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。 - 前記車輪に作用する入力パラメータを検出する車輪入力パラメータ検出手段を設け、該車輪入力パラメータ検出手段が検出した前記車輪の入力パラメータに応じて前記スリップ率安定領域における上限値または下限値が設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
- 前記車輪入力パラメータ検出手段は、前記車輪に作用する入力パラメータとして、接地荷重、車速、スリップ率変化率を検出することを特徴とする請求項２に記載の車両の走行制御装置。
- 前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を減少側に変更することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
- 前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を予め設定された補正下限値に変更することを特徴とする請求項４に記載の車両の走行制御装置。
- 前記スリップ率安定領域変更手段は、前記スリップ率の減少時における前記摩擦係数が前記スリップ率の増加時における前記摩擦係数を超えたとき、前記スリップ率安定領域における下限値を前記摩擦係数の最大値に対応する前記スリップ率に変更することを特徴とする請求項４に記載の車両の走行制御装置。
- 前記スリップ率安定領域変更手段は、前記車輪に作用する入力パラメータに応じて前記スリップ率安定領域における上限値と下限値の変更の有無を判定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の車両の走行制御装置。
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