JP5273289B2

JP5273289B2 - 車両状態演算装置及び車両制御装置

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Publication number: JP5273289B2
Application number: JP2012502924A
Authority: JP
Inventors: 良輔大久保
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: DE112010005330T5; US9227605B2; CN102791545A; WO2011108084A1; DE112010005330B4; US20120323460A1; JPWO2011108084A1; CN102791545B

Description

本発明は、車両状態演算装置及び車両制御装置に関する。

従来の車両状態演算装置あるいは車両制御装置として、例えば、特許文献１には車輪速度検出手段で検出した車輪速度ならびに車輪加減速度演算手段で算出した車輪加減速度に基づいて推定車体速度を演算し、推定車体速度、車輪速度に基づいて車輪のスリップ率を判断し、この判断結果に基づいてブレーキ液圧調整手段の作動制御量を定める車両のアンチロックブレーキ制御装置が開示されている。

特開平９−３０１１５０号公報

ところで、上述のような特許文献１に記載されている車両のアンチロックブレーキ制御装置は、例えば、車輪のスリップ状態等の車両の状態を制御する際の制御精度にさらなる改善の余地があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両の状態を制御する際の制御精度を向上することができる車両状態演算装置及び車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両状態演算装置は、予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率速度から当該車輪の実際のスリップ率を推定するものであり、前記スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて予め定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両状態演算装置は、予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率速度から当該車輪の実際のスリップ率を推定するものであり、前記スリップ率速度の微分値に相当するパラメータが予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする。

また、上記車両状態演算装置では、前記推定した前記実際のスリップ率と前記車輪の車輪速度とに基づいて前記車両の車体速度を算出するものとすることができる。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率速度から推定される前記車輪の実際のスリップ率を用いて、前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップ状態を制御するものであり、前記スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて予め定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率速度から推定される前記車輪の実際のスリップ率を用いて、前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップ状態を制御するものであり、前記スリップ率速度の微分値に相当するパラメータが予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする。

本発明に係る車両状態演算装置、車両制御装置は、車両の状態を制御する際の制御精度を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。図２は、スリップ率に対する車輪加速度を表す線図である。図３は、スリップ率に対するスリップ率速度を表す線図である。図４は、スリップ率に対するスリップ率速度を表す線図である。図５は、スリップ率に対するスリップ率速度を表す線図である。図６は、実施形態に係る車両制御装置の制御の一例を説明するフローチャートである。

以下に、本発明に係る車両状態演算装置及び車両制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る車両制御装置の概略構成図、図２は、スリップ率に対する車輪加速度を表す線図、図３、図４、図５は、スリップ率に対するスリップ率速度を表す線図、図６は、実施形態に係る車両制御装置の制御の一例を説明するフローチャートである。

本実施形態の車両制御装置１は、図１に示すように、車両２に搭載され、車両２の車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップ状態を制御するものである。なおここでは、車両制御装置１は、車両状態演算装置としての機能も有している。すなわち、以下の説明では、車両制御装置１は、車両状態演算装置としても兼用されるものとして説明するが、これに限らず、車両状態演算装置と車両制御装置とが別個に構成されていてもよい。

車両２は、車両制御装置１、車輪３、アクセルペダル４、駆動源５、ブレーキペダル６、制動装置７などを備える。車両２は、運転者によるアクセルペダル４の操作に応じて駆動源５が動力（トルク）を発生させ、この動力が変速機、差動装置、ドライブシャフトなどの動力伝達装置（不図示）を介して車輪３に伝達され、この車輪３に駆動力を発生させる。また、車両２は、運転者によるブレーキペダル６の操作に応じて制動装置７が作動することで車輪３に制動力を発生させる。

駆動源５は、内燃機関や電動機などの走行用の動力源である。制動装置７は、マスタシリンダ８からアクチュエータ９を介してホイールシリンダ１０に接続する油圧経路に作動流体であるブレーキオイルが充填された種々の公知の油圧ブレーキ装置である。制動装置７は、基本的には運転者がブレーキペダル６を操作することで、ブレーキペダル６に作用するペダル踏力（操作力）に応じてマスタシリンダ８によりブレーキオイルにマスタシリンダ圧（操作圧力）が付与される。そして、制動装置７は、このマスタシリンダ圧が各ホイールシリンダ１０にてホイールシリンダ圧（制動圧力）として作用することで、キャリパ、ブレーキパッド、ディスクロータなどを含んで構成される油圧制動部１１が作動し車輪３に圧力制動力を発生させる。この間、制動装置７は、アクチュエータ９によってホイールシリンダ圧が運転状態に応じて適宜調圧される。

より具体的に言うと、アクチュエータ９は、例えば、車両制御装置１により制御される油圧制御装置（油圧制御回路）によって構成される。アクチュエータ９は、複数の配管、オイルリザーバ、オイルポンプ、各車輪３にそれぞれ設けられた各ホイールシリンダ１０に接続する各油圧配管、各油圧配管の油圧を各々に増圧、減圧、保持するための複数の電磁弁などを含んで構成される。

アクチュエータ９は、通常の運転時には、例えば、車両制御装置１の制御指令にしたがってオイルポンプや所定の電磁弁が駆動することで、運転者によるブレーキペダル６の操作量（踏み込み量）に応じてホイールシリンダ１０に作用するホイールシリンダ圧を調圧することができる。また、アクチュエータ９は、後述する車両制御時には、例えば、車両制御装置１の制御指令にしたがってオイルポンプや所定の電磁弁が駆動することで、ホイールシリンダ１０に作用するホイールシリンダ圧を増圧する増圧モード、ほぼ一定に保持する保持モード、減圧する減圧モードなどで作動可能である。アクチュエータ９は、車両制御装置１による制御によって、車両２の走行状態に応じて各車輪３にそれぞれ設けられたホイールシリンダ１０ごとに個別に上記モードを設定することができる。すなわち、アクチュエータ９は、運転者によるブレーキペダル６の操作とは無関係に車両２の走行状態に応じて各車輪３に作用する制動力を個別に調節することができる。

ここで、車両制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。車両制御装置１は、車両２の各所に取り付けられた種々のセンサ、例えば、各車輪３の車輪速度をそれぞれ検出する各車輪速度センサ１２などが検出した検出結果に対応した電気信号が入力される。車両制御装置１は、各種センサから入力された各種入力信号や各種マップに基づいて、格納されている制御プログラムを実行することにより駆動源５やアクチュエータ９を制御する。

本実施形態の車両制御装置１は、車両２の走行状態に応じて駆動源５やアクチュエータ９を制御することで、車両２のＡＢＳ（ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）機能やＴＲＣ（ＴｒａｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）機能などを実現することができる。すなわち、車両制御装置１は、運転者によるアクセルペダル４の踏み込み操作（加速操作）やブレーキペダル６の踏み込み操作（制動操作）に伴って車輪３がスリップしたとき、そのスリップ状態にある車輪３の制駆動力を調節することで、車両２の走行状態に応じた最適な制駆動力を車輪３に対して付与するようにする。車両制御装置１は、駆動源５の出力や制動装置７の制動圧力としてのホイールシリンダ圧（以下、特に断りのない限り「ブレーキ圧」という）を調節し車輪３に生じる制駆動力を制御することで、車輪３のスリップ状態、例えば、車輪３のタイヤと路面とのスリップ（滑り）をあらわす指標である車輪３のスリップ率を制御する。車両制御装置１は、実際のスリップ率が目標のスリップ率になるように車輪３に生じる制駆動力を制御する。ここで、目標のスリップ率は、例えば、車輪３のタイヤの摩擦係数が最大となるピークμスリップ率の近傍のスリップ率である。この目標のスリップ率は、所定の範囲を有していてもよい。車両制御装置１は、車両２のＡＢＳ機能やＴＲＣ機能を実現するべく、車両２の走行状態に応じてこのスリップ率の制御（スリップ率制御）を実行する。

例えば、車両制御装置１は、運転者によるブレーキペダル６の踏み込み操作に応じて制動装置７が作動した際に車輪３に生じうるスリップを抑制するためにＡＢＳ機能が作動したときの制動力制御として上記スリップ率制御を実行する。この場合、車両制御装置１は、実際のスリップ率が目標のスリップ率になるように制動装置７のブレーキ圧を調節し車輪３に生じる制動力を制御する。車両制御装置１は、実際のスリップ率が目標のスリップ率より大きくなった場合にブレーキ圧を減圧し制動力を低減する一方、実際のスリップ率が目標のスリップ率より小さくなった場合にブレーキ圧を増圧し制動力を増加する。車両制御装置１は、これを繰り返すことでブレーキロックを防止しつつ車両２の制動距離を短くすることができると共に車両安定性や操舵性を向上することができる。

ところで、車両制御装置１は、例えば、車輪３のスリップ率やこれに相当するパラメータに基づいて上記のようなスリップ率制御の開始を判定する場合、例えば、判定に用いる車輪３のスリップ率やこれを算出するための車両２の車体速度などのパラメータ自体が、例えば、各車輪３の車輪速度の平均値などに基づいて推定した推定値であることから、これらの検出精度によっては制御の開始の判定にバラツキが生じるおそれがある場合がある。このため、車両制御装置１は、例えば、車両２の走行状態に応じて変動する所定の物理量が制御開始値を超えたことを制御開始トリガーとしこれに応じてスリップ率を修正する場合がある。この場合、車両制御装置１は、例えば、スリップ率制御の開始のタイミングの適正化を図ることができる。

ところが、例えば、車両２の走行状態に応じて変動する所定の物理量として車輪３の車輪加速度などを上記スリップ率の基準の設定や制御開始トリガーに用いた場合、例えば、基準となるスリップ率にバラツキが生じるおそれがあり、これにより、制御精度が安定しない運転領域が存在するおそれがある。これは、所定の物理量として用いる車輪３の車輪加速度は、図２に例示するＳ−ｄＶＷ（スリップ率−車輪加速度）線図に示すように、スリップ率に対するバラツキが相対的に大きく、外乱や設計誤差などによるスリップ率の不確定な変動に対するいわゆるロバスト性が相対的に低く、例えば、走行している路面μ（例えば雪道とか）や車両２の車体速度、荷重などの影響を受け易いためであると考えられる。この図２では路面μ、車両２の車体速度、荷重、タイヤの空気圧、ブレーキペダル６の踏み込み方などの条件が異なる複数のＳ−ｄＶＷ線を図示している。

そこで、本実施形態の車両制御装置１は、車両２の走行状態に応じて算出される車輪３のスリップ率速度からこの車輪３の実際のスリップ率を推定することで、車両２の状態を制御する際の制御精度の向上を図っている。ここでの車両制御装置１は、上記のように推定される車輪３の実際のスリップ率に基づいて、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップ状態を制御することで、車両２の状態として、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度の向上を図っている。なお、以下の説明では、ＡＢＳ機能が作動したときのスリップ率制御（制動力制御）について説明する。

車両制御装置１は、種々の処理を行う処理部１３、車両２の各部を制御するコンピュータプログラムなどが格納された記憶部１４及び車両２の各部を駆動する不図示の駆動回路、各種センサが接続される入出力部１５を含んで構成され、これらが互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。そして、車両制御装置１は、処理部１３に機能概念的に、車両２の走行状態に応じて車輪３のスリップ率を求めるスリップ率検出部１３ａと、車両２の走行状態に応じて車輪３のスリップ率速度を求めるスリップ率速度検出部１３ｂと、車輪３の実際のスリップ率である実スリップ率を推定する実スリップ率推定部１３ｃと、車両２の車輪３に作用する制駆動力を制御する制駆動力制御部１３ｄとが設けられる。

スリップ率検出部１３ａは、種々の公知の手法を用いて車輪３のスリップ率を求める。スリップ率検出部１３ａは、例えば、車輪速度センサ１２が検出した各車輪３の車輪速度と、各車輪３の車輪速度の平均値などから推定される車両２の車体速度とに基づき、下記の数１に示す数式（１）を用いてスリップ率を求める。この数式（１）において、Ｓはスリップ率、Ｖｗは車輪速度、Ｖｒは車体速度を表す。なお、スリップ率は、各車輪速度センサ１２による各検出値に基づいて各車輪３に対応してそれぞれ演算されている。以下、特に断りのない限り、このスリップ率に関する演算、判定、制御などは、各車輪３に応じてそれぞれ行われているものとして説明する。

スリップ率速度検出部１３ｂは、種々の公知の手法を用いて車輪３のスリップ率速度を求める。スリップ率速度検出部１３ｂは、例えば、スリップ率検出部１３ａが求めたスリップ率の時間微分値を演算することで車輪３のスリップ率速度（言い換えればスリップ率の変化速度）ｄＳ／ｄｔを求めることができる。

なお、スリップ率速度検出部１３ｂは、スリップ率Ｓの単位時間当たりの変化量を演算することでスリップ率速度ｄＳ／ｄｔを求めてもよい。また、スリップ率速度検出部１３ｂは、下記の数２に示す数式（２）を用いて、スリップ率Ｓにかかわらず、車輪３の車輪加速度ｄＶＷと車両２の車体速度Ｖｒとに基づいて近似的にスリップ率速度ｄＳ／ｄｔを算出してもよい。この数式（２）において、αは車両２の制動時の平均減速度、ｄＶＷは車輪３の車輪加速度、Ｖｒは車両２の車体速度を表す。この場合、車輪３の車輪加速度ｄＶＷ、車両２の車体速度Ｖｒは、例えば、各車輪速度センサ１２による検出値に基づいて算出されればよい。また、平均減速度αは、例えば、試験の結果等に応じて予め設定しておけばよい。

なお、ここで上記のようにしてスリップ率速度検出部１３ｂによって求められたスリップ率速度は、例えば、スリップ率を微分することにより車体速度の寄与度が相対的に小さくなり、車輪速度の値の寄与度が相対的に大きくなる。車輪速度自体は、各車輪速度センサ１２による検出値が用いられることから、各車輪３の車輪速度の平均値などから推定される車体速度と比較して相対的に信頼性が高い。このため、数式（１）などによって求められるスリップ率の推定精度とスリップ率速度の推定精度とでは、スリップ率速度の推定精度の方が、相対的に信頼性が高くなる傾向にある。

そして、実スリップ率推定部１３ｃは、予め設定されるスリップ率とスリップ率速度との関係に基づいて、車両２の走行状態に応じて算出される車輪３のスリップ率速度から車輪３の実際のスリップ率である実スリップ率を推定する。

ここで、予め設定されるスリップ率とスリップ率速度との関係は、例えば、図３のＳ−ｄＳ／ｄｔ（スリップ率−スリップ率速度）線図に示すような関係にある。本図に示すように、スリップ率速度は、スリップ率が０近傍の範囲にある場合にはスリップ率の変化に対して変動せずほぼ一定に維持される。そして、スリップ率速度は、スリップ率が所定のスリップ率ＳＲ１に達するとスリップ率の変化に応じて変動するようになる。言い換えれば、所定のスリップ率ＳＲ１は、スリップ率速度がスリップ率の変化に対して変動せずほぼ一定に維持される状態からスリップ率の変化に応じて変動する状態になった際のスリップ率である。そして、この所定のスリップ率ＳＲ１は、車両３の車両特性や車輪３のタイヤ特性などに応じてほぼ一定である傾向にある。ここでは、この所定のスリップ率ＳＲ１を基準スリップ率ＳＲ１とする。

この基準スリップ率ＳＲ１は、基本的には、車両３の車両特性や車輪３のタイヤ特性などに応じて定まる絶対的な値であり、比較的にロバスト性の高い値である。ここで図４、図５では路面μ、車両２の車体速度、荷重、タイヤの空気圧、ブレーキペダル６の踏み込み方などの条件が異なる複数のＳ−ｄＳ／ｄｔ線を図示している。この図４、図５に例示するＳ−ｄＳ／ｄｔ線図に示すように、車輪３のスリップ率は、どのような条件（荷重、車体速度、空気圧、運転者によるブレーキペダル６の踏み方などの操作等）であっても、基本的には数％まではほぼ線形、すなわち、スリップ率速度がほぼ一定で変化する傾向にある。そして、スリップ率速度が一定でなくなる点、すなわち、上記の基準スリップ率ＳＲ１は、スリップ率に対するバラツキが相対的に小さく、外乱や設計誤差などによるスリップ率の不確定な変動に対するロバスト性が相対的に高く、例えば、走行している路面μや車両２の車体速度、荷重などの影響を受けにくい傾向にある。つまり、スリップ率速度が変化する点に応じた基準スリップ率ＳＲ１は、路面μ、車両２の車体速度、荷重、タイヤの空気圧、ブレーキペダル６の踏み込み方などの条件によらず、車輪３のタイヤ特性に応じてほぼ同じスリップ率となる傾向にある。

実スリップ率推定部１３ｃは、この現象を利用し、スリップ率速度が一定でなくなるスリップ率を基準スリップ率ＳＲ１として予め設定、記憶しておき、この基準スリップ率ＳＲ１を、スリップ率制御の制御量（制御において望ましい値に調節すべき値）であるスリップ率を校正するための基準となる値として用いる。そして、車両制御装置１は、この基準スリップ率を基準として修正されたスリップ率を用いてスリップ率制御を実行することで、絶対的な車体速度やスリップ率を正確に検出することが困難な構成であっても、種々の条件の変動に対してロバスト性が高い制御を実行することができるようになる。なお、図３に相当するＳ−ｄＳ／ｄｔ線図や基準スリップ率ＳＲ１は、上述したように車両２の車両特性や車輪３のタイヤ特性などに応じてある程度定まる値であり、実験によって予め設定され記憶部１４に記憶させておいてもよいし、種々の学習制御によって学習、更新するようにしてもよい。

実スリップ率推定部１３ｃは、基準スリップ率ＳＲ１を基準として、スリップ率検出部１３ａが求めたスリップ率を校正し、実際のスリップ率である実スリップ率を推定することで、実スリップ率の推定精度を相対的に向上させる。

ここでは、実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた際に、スリップ率検出部１３ａによって車両２の走行状態に応じて算出される車輪３のスリップ率が、上記のように予め設定されるスリップ率とスリップ率速度との関係に応じて予め定まる基準スリップ率ＳＲ１であるものとして、車輪３の実際のスリップ率である実スリップ率を推定する。

具体的には、実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度検出部１３ｂが求めたスリップ率速度を監視し、スリップ率速度が一定の状態から変化するするポイント（時点）を検出する。実スリップ率推定部１３ｃは、上記のようにスリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた際に、スリップ率速度が一定の状態から変化したことを検出することができる。この場合、実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度検出部１３ｂが求めたスリップ率速度ｄＳ／ｄｔの時間微分値を演算することでスリップ率速度ｄＳ／ｄｔの微分値に相当するパラメータとしてスリップ率速度の変化率ｄ²Ｓ／ｄｔ²を求めてもよいし、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔの単位時間当たりの変化量を演算することでスリップ率速度の変化率ｄ²Ｓ／ｄｔ²を求めてもよい。ここでの予め設定される所定値は、スリップ率の変化に対してスリップ率速度が変動したか否かを判定するためにスリップ率速度の変化率に対して設定されるスリップ率基準判定閾値であり、典型的には「０」あるいは「０」近傍の値である。

実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた時点、すなわち、スリップ率速度が一定の状態から変化した時点において、スリップ率検出部１３ａによって算出されたスリップ率が、基準スリップ率ＳＲ１と同じスリップ率であるものとして、当該スリップ率検出部１３ａによって算出されたスリップ率を修正して実スリップ率を推定する。つまり、実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた時点において、スリップ率検出部１３ａによって算出されたスリップ率を、基準スリップ率ＳＲ１を基準として校正し、すなわち、算出されたスリップ率と基準スリップ率ＳＲ１とのずれを把握し、このずれに応じて前記算出されたスリップ率を補正し実スリップ率を推定する。そして、実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度が一定の状態から変化した時点以降においては、上記把握されたずれに応じて、スリップ率検出部１３ａによって算出されたスリップ率を逐次補正し、実スリップ率を推定するようにすればよい。この結果、実スリップ率推定部１３ｃは、実スリップ率の推定精度を相対的に向上することができる。

なお、この車両制御装置１は、車体速度を推定する車体速度推定部１３ｅを備えていていもよい。車体速度推定部１３ｅは、例えば、上記のように実スリップ率推定部１３ｃによって推定される実スリップ率と車輪速度センサ１２が検出した車輪速度とに基づいて、数式（１）から車両２の車体速度を算出することができる。例えば、車体速度推定部１３ｅは、スリップ率速度が一定の状態から変化した時点において、スリップ率検出部１３ａによって算出されたスリップ率を基準スリップ率ＳＲ１により校正、修正した実スリップ率に基づいて、当該時点における車両２の実際の車体速度を推定するようにしてもよい。これにより、この車両制御装置１は、例えば、各車輪３の車輪速度の平均値などに基づいて推定する場合と比較して、この車体速度の推定精度も向上することができ、この車体速度を用いた種々の制御の制御精度を向上することができる。

なお、実スリップ率推定部１３ｃは、車体速度推定部１３ｅによって推定された車両２の実際の車体速度に応じてスリップ率速度が一定の状態から変化した時点以降の実スリップ率を再度推定するようにしてもよいし、スリップ率速度検出部１３ｂが求めたスリップ率速度と予め設定された図３に相当するＳ−ｄＳ／ｄｔ線図とに基づいて実スリップ率を逐次推定するようにしてもよい。

そして、制駆動力制御部１３ｄは、実スリップ率推定部１３ｃが推定した実スリップ率の変化を監視し、この実スリップ率が予め設定される目標のスリップ率（減圧閾値）を超えた際に、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制するスリップ率制御をＯＮとする。目標のスリップ率は、図４に示すように、例えば、基準スリップ率ＳＲ１に対して、上述したピークμスリップ率Ｓμｍａｘに応じて設定される狙いのスリップ率である。

制駆動力制御部１３ｄは、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御をＯＮとした場合、実スリップ率推定部１３ｃが検出した基準スリップ率を基準として、スリップ率を所定の範囲におさめるように制駆動力を制御する。ここでは制駆動力制御部１３ｄは、制動装置７のアクチュエータ９を制御することで、スリップ率が基準スリップ率を基準として設定された目標のスリップ率より大きくなった場合にブレーキ圧を減圧し制動力を低減する一方、スリップ率が目標のスリップ率より小さくなった場合にブレーキ圧を増圧し制動力を増加する。

上記のように構成される車両制御装置１は、予め設定されるスリップ率とスリップ率速度との関係に基づいて、スリップ率速度検出部１３ｂが算出したスリップ率速度から実際のスリップ率である実スリップ率を推定することで、実スリップ率の推定精度を向上することができる。さらに言えば、車両制御装置１は、路面μ、車両２の車体速度、荷重、タイヤの空気圧、ブレーキペダル６の踏み込み方などの条件によらず、常に車輪３のタイヤ特性に応じたほぼ同一の値となる基準スリップ率を基準として、スリップ率検出部１３ａが算出したスリップ率を校正し実スリップ率を推定することで、この実スリップ率の推定精度を向上することができる。そして、車両制御装置１は、この推定精度の高い実スリップ率を用いてスリップ率制御を実行することで、スリップ率制御の開始の判定にバラツキが生じることを防止することができ、種々の条件の変動に対してロバスト性が高いスリップ率制御を実行することができ、結果的に制動距離も短くすることができる。さらに、スリップ率速度が変化する時点でのスリップ率、すなわち、基準スリップ率は、必ずピークμスリップ率よりも小さいスリップ率となる。このため、この車両制御装置１は、スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えたことの検出、すなわち、スリップ率速度が一定の状態から変化したことの検出自体をスリップ率制御の制御開始トリガーとして利用できる。よって、車両制御装置１は、例えば、早すぎるタイミングでスリップ率制御が実行されることに対するガード機能のように作用し、スリップ率制御の開始のタイミングを適正化することができる。したがって、この車両制御装置１は、適正にスリップ率制御を行うことができ、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる。

次に、図６のフローチャートを参照して車両制御装置１における制御の一例を説明する。これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。

まず、車両制御装置１の実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率基準判定として、スリップ率速度の変化率ｄ²Ｓ／ｄｔ²が０であるか否かを判定する（Ｓ１００）。

実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度の変化率ｄ²Ｓ／ｄｔ²が０であると判定した場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、スリップ率基準を満足した点のスリップ率、すなわち、スリップ率速度の変化率ｄ²Ｓ／ｄｔ²が０であると判定した時点のスリップ率を予め設定された基準スリップ率ＳＲ１であるものとして実スリップ率を推定し（Ｓ１０２）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。実スリップ率推定部１３ｃは、スリップ率速度の変化率ｄ²Ｓ／ｄｔ²が０でないと判定した場合（Ｓ１００：Ｎｏ）、０であると判定されるまでこの判定を繰り返し実行する。この場合、実スリップ率推定部１３ｃは、最後に置き換えられたスリップ率と基準スリップ率ＳＲ１との関係に応じて以降の実スリップ率を推定する。そして、制駆動力制御部１３ｄは、実スリップ率推定部１３ｃが推定した実スリップに基づいてスリップ率制御を実行する。なお、上記Ｓ１００の判定は、例えば、スリップ率基準判定閾値ａ≒０とした場合に｜ｄ²Ｓ／ｄｔ²｜≦ａであるか否かの判定であってもよい。

以上で説明した実施形態に係る車両制御装置１によれば、予め設定される車両２の車輪３のスリップ率と車輪３のスリップ率速度との関係に基づいて、車両２の走行状態に応じて算出される車輪３のスリップ率速度から当該車輪３の実際のスリップ率を推定する。また、以上で説明した実施形態に係る車両制御装置１によれば、予め設定される車両２の車輪３のスリップ率と車輪３のスリップ率速度との関係に基づいて、車両２の走行状態に応じた車輪３のスリップ率速度から推定される車輪３の実際のスリップ率を用いて、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップ状態を制御する。したがって、車両制御装置１は、例えば、運転者によるブレーキペダル６の踏み方などの操作や路面の影響などを低減して、車両２の状態を制御する際の制御精度、ここでは、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る車両状態演算装置及び車両制御装置は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上の説明では、制動装置７は、油圧を用いた圧力制動を行う油圧ブレーキ装置であるものとして説明したがこれに限らない。制動装置７は、車輪３に制動力を作用させることができるものであればなんでもよく、例えば、発電機として作動可能な電動機などによっていわゆる回生制動により車輪３に制動力を発生させるものであってもよい。

また、以上の説明では、車両制御装置１は、運転者によるブレーキペダル６の踏み込み操作に応じて制動装置７が作動した際に車輪３に生じうるスリップを抑制するためにＡＢＳ機能が作動したときの制動力制御としてスリップ率制御を説明したが制動力制御に限定されるものではなく、駆動力制御としてのスリップ率制御に適用することもできる。すなわち、車両制御装置１は、運転者によるアクセルペダル４の踏み込み操作に応じて駆動源５の出力が増加した際に車輪３が空転することで生じうるスリップを抑制するためにＴＲＣ機能が作動したときの駆動力制御として上記スリップ率制御を実行することもできる。

以上のように本発明に係る車両状態演算装置及び車両制御装置は、車両の状態を制御する種々の車両状態演算装置及び車両制御装置に適用して好適である。

１車両制御装置
２車両
３車輪
４アクセルペダル
５駆動源
６ブレーキペダル
７制動装置
８マスタシリンダ
９アクチュエータ
１０ホイールシリンダ
１１油圧制動部
１２車輪速度センサ
１３ａスリップ率検出部
１３ｂスリップ率速度検出部
１３ｃ実スリップ率推定部
１３ｄ制駆動力制御部
１３ｅ車体速度推定部

Claims

予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率速度から当該車輪の実際のスリップ率を推定するものであり、
前記スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて予め定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする、
車両状態演算装置。
予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率速度から当該車輪の実際のスリップ率を推定するものであり、
前記スリップ率速度の微分値に相当するパラメータが予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする、
車両状態演算装置。
前記推定した前記実際のスリップ率と前記車輪の車輪速度とに基づいて前記車両の車体速度を算出する、
請求項１又は請求項２に記載の車両状態演算装置。
予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率速度から推定される前記車輪の実際のスリップ率を用いて、前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップ状態を制御するものであり、
前記スリップ率速度の変化率が予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて予め定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする、
車両制御装置。
予め設定される車両の車輪のスリップ率と前記車輪のスリップ率速度との関係に基づいて、前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率速度から推定される前記車輪の実際のスリップ率を用いて、前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップ状態を制御するものであり、
前記スリップ率速度の微分値に相当するパラメータが予め設定される所定値を超えた際に前記車両の走行状態に応じて算出される前記車輪のスリップ率が、予め設定される前記スリップ率と前記スリップ率速度との関係に応じて定まる基準スリップ率であるものとして、当該基準スリップ率を用いて前記実際のスリップ率を推定することを特徴とする、
車両制御装置。