JP5299552B2

JP5299552B2 - 車両のパワーホップ検出方法

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Publication number: JP5299552B2
Application number: JP2012235255A
Authority: JP
Inventors: エリック・ドブキン; ロン・イン
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: WO2009002442A1; JP2009002342A; US20080319623A1; JP2013056666A; US7945362B2; JP2013015148A

Description

本発明は車両のパワーホップ検出方法に関するものである。

車両は、例えばオフロード状態を含めた様々な道路や地形を走行する。例えば車両は、車輪を前方方向に動かし始めるのに十分な駆動力を発生できるが、前進を維持するのに十分な駆動力を出せない状態（例えば陥没部や岩石階段）に遭遇することがある。そのような状況では、車輪は路面を掴んだり滑ったりし、これにより車両に前後方向の振動が引き起こされる（例えば特許文献１〜６を参照）。

米国登録番号６４０１８５３号公報米国登録番号６７２９６９８号公報米国登録番号６９１０７４６号公報米国登録番号７１０４６１５号公報米国公開番号２００４／００４１４６９号公報米国公開番号２００７／００６１０５９号公報

パワーホップが発生しやすい傾向の車両においては、例えば前後方向の振動が駆動系やサスペンションによって増幅されることがある。オフロード走行中等、継続的に前後方向の振動が発生する。状態においては、車両が損傷を受ける恐れがある。具体的には、車両の駆動伝達系に損傷が生じる恐れがある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、車両が損傷を受ける可能性のあるパワーホップ状態を検出し、さらにそのような場合にパワーホップ状態を緩和することを目的とする。

請求項１にかかる発明は、車両の前後加速度の現在と前回の信号を含む連続した複数の信号を取得し、前記連続した信号の周期と振幅を算出し、前記連続した信号のそれぞれの周期と振幅の組み合わせが第１所定値を上回るか判定し、前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが、前記第１所定値よりも大きい第２所定値を上回るか判定し、前記前回の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第１所定値を上回り、かつ前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第２所定値を上回るかどうかに基づいてパワーホップの状態を判断することを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、前記現在の信号の振幅が前記前回の信号の振幅の所定割合を上回るか判定し、前記現在の信号の振幅が前記前回の信号の振幅の所定割合を上回るかどうかに基づいてパワーホップの状態を判断することを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、前記現在の信号の振幅が所定回数に渡って前記前回の信号の振幅の前記所定割合を上回るかどうかに基づいてパワーホップの状態を判断することを特徴とする構成としてある。

請求項４にかかる発明は、前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが、少なくとも前記所定回数に渡って前記第１所定値を上回り、前記現在の信号の振幅が少なくとも前記所定回数に渡って前記前回の信号の前記所定割合を上回り、前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第２所定値を上回る場合にパワーホップ状態であると判断することを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第１所定値未満、または前記現在の信号の振幅が前記前回の信号の振幅の前記所定割合未満の場合に、パワーホップ状態ではないと判断することを特徴とする。

本発明によれば、車両のパワーホップ状態を精度良く検出し、パワーホップ状態が検出された場合にパワーホップ状態を緩和することによって車両の駆動伝達系に損傷が生じることを防止することが可能になる。

本発明が適用される車両を示す概略図である。本発明の方法と装置に適用可能なトラクション制御システムを示す概略図である。パワーホップ発生を検出するパワーホップ検出処理を概略的に示すフローチャートである。パワーホップを緩和するパワーホップ緩和処理を概略的に示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、車両１０１にはエンジン１が備えられている。エンジン１は例えば内燃機関エンジンであり、スロットルバルブ４によって制御される吸気口３を備える。エンジン１は内燃機関エンジンに限定されず、電気モータ、内燃機関エンジンと電気モータによるハイブリッドエンジンや燃料電池などでもよい。

車両１０１は、ブレーキ９ｆ、９ｒにより制動される車輪２ｆ、２ｒを備える。液圧制御装置８は液圧管８ａを通じてブレーキ９ｆ、９ｒの液圧を制御する。液圧制御装置８は、ブレーキペダルセンサと車両センサ６，７の両方、あるいは一方の入力に基づいてブレーキ９ｆ、９ｒを制御する。

電子制御装置（ＥＣＵ）１１は車両センサ６，７からの入力を受信する。車両センサ７は前後加速度センサである。車両センサ６は、車速センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサなどである。またこれらに限定されず、車輪速度センサなど他のセンサを用いても良い。

ＥＣＵ１１は、パワートレイン電子制御装置（パワートレインＥＣＵ）５からの入力を受信し、パワートレインＥＣＵ５に指令を送信する。パワートレインＥＣＵ５は駆動トルクやギヤ比、ギヤ位置などの情報をＥＣＵ１１に送信する。そして、ＥＣＵ１１はエンジントルク指令などをパワートレインＥＣＵ５に送信する。

図２に示すように、本発明に適用可能なトラクション制御システムは、ＥＣＵ１１、パワートレインＥＣＵ５と液圧制御装置８とから構成される。車輪速度センサ、前後加速度センサ７、横加速度センサからの入力と、二次入力（例えばヨーレートセンサ、アクセルペダル操作を検出するアクセルペダルセンサなどからの入力）がＥＣＵ１１に供給される。ＥＣＵ１１は、車両のパワーホップ状態を検出し、緩和するコンピュータプログラムを記憶した記憶装置を備える。また、ＥＣＵ１１は実際の駆動トルクやギヤ比、ギヤ位置などの情報をパワートレインＥＣＵ５から受信可能である。さらに、ＥＣＵ１１は要求される駆動トルクをエンジン１に供給するための指示をパワートレインＥＣＵ５に送信する。また、ＥＣＵ１１は、制動制御要求を液圧制御装置８に送信し、ブレーキ９ｆ、９ｒを駆動する。なお、液圧制御装置８は、車輪２ｆ、２ｒに与えられる制動力をそれぞれ独立して制御するように構成してもよい。

以下に述べるように、パワーホップ状態の検出やパワーホップ状態の緩和は、図２に示すトラクション制御システムを用いて実現可能であり、また前後加速度センサ７のＥＣＵ１１への入力とＥＣＵ１１からパワートレインＥＣＵ５への駆動トルク要求のみで実現可能である。

図３はパワーホップ検出処理を示すフローチャートである。この処理は、車両が始動し始めたときから行ってもよい。あるいは、検出処理が、運転手や乗員によって選択的に開始されるようにしてもよい。例えば、本実施例に示すパワーホップ検出・緩和システムおよび方法は、適切なスイッチなどによって二輪駆動モードから四輪駆動モードに切換可能な車両に適用可能である。そのような車両の場合、車両が四輪駆動モードに切り換えられたときにパワーホップ検出・緩和処理が行われる。そのほかには、車両がオフロードを走行する際にスイッチを作動させて、この検出処理を実行するようにしてもよい。

パワーホップ検出処理において、まずステップＳ１０でＥＣＵ１１が前後加速度センサ７から信号を受信する。そしてステップＳ２０に進んで、前後加速度センサ信号を周知の処理に従ってフィルター処理する。次にステップＳ３０においてフィルター処理された前後加速度センサ信号の最高値と最低値を検出し、次のステップＳ４０においてフィルター処理された前後加速度センサ信号の周期と振幅を求める。前後加速度センサ信号の周期と振幅は、振動の半周期に基づいて算出できる。

ステップＳ５０において、周期と振幅の組み合わせを表す点が、図３に示すパワーホップ振動マップに記憶された第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１以上か否かを判定する。パワーホップ振動マップはＥＣＵ１１の記憶装置に格納してもよい。図３に示すパワーホップ振動マップの数値は一例であり、それ以外のパワーホップ値であってもよい。

ステップＳ５０において、現在の前後加速度センサ信号（例えば振動の半周期）の周期と振幅の組み合わせを示す点が、第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１以上であると判定されると、ステップＳ６０に進み、フィルター処理された前後加速度センサ信号の振幅が前回の（すぐ直前の）前後加速度センサ信号の振幅の所定割合Ｘ％よりも大きいか否かを判定する。所定の割合については、車両により異なる。例えば、所定の割合は８０％に設定される。ステップＳ６０では現在の前後加速度センサ信号と直前の前後加速度センサ信号との関係を判断するために、現在の前後加速度センサ信号の振幅と直前の前後加速度センサ信号の振幅を比較する。現在の前後加速度センサ信号の振幅が、直前の前後加速度センサ信号の振幅の所定割合を上回る場合は、車両がパワーホップ緩和処理が必要となるパワーホップ状態の兆候を示していると判断し、ステップＳ７０に進み、パワーホップカウンタを１だけ増やす。パワーホップ検出処理は、さらにステップＳ８０に進み、パワーホップカウンタが所定のカウンタ値Ｎ（０ではない正の整数）に等しいかどうか判定するためパワーホップカウンタを確認する。例えば、このパワーホップカウンタの所定値は４に設定される。パワーホップカウンタの所定値は車両により異なり、０以外の正の整数であればどのような値に設定されてもよい。このパワーホップカウンタは、ステップＳ７０にて最大Ｎまで増加される。

パワーホップカウンタの値が所定のカウンタ値Ｎに等しくない場合（ステップＳ８０においてＮＯという判定がなされた場合）、パワーホップ検出処理はステップＳ９０に進み、パワーホップメモリフラグをＯＦＦにする。パワーホップフラグは、現在のサイクルでパワーホップが検出されたかを示すために使用される。ステップＳ９０以降は、パワーホップ緩和処理に移行する。パワーホップ緩和処理の詳細は図４に基づいて以下に述べる。

フィルター処理を施された一連の前後加速度センサ信号に示される周期と振幅の組み合わせが、第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１をＮ回上回り、かつ一連の前後加速度センサ信号のそれぞれの振幅が直前の前後加速度センサ信号のＸ％をＮ回上回る場合に、ステップＳ８０で肯定判定される（ステップＳ８０のＹＥＳ）。つまり、ステップＳ８０において、振動の振幅に比較的短期間の急上昇が現れるような環境下を車両が走行する状況（例えば車両が道路の隆起や溝の上を走行する場合）を判定できる。このような状況は、パワーホップの緩和処理が必要な状態ではないが、本実施例ではパワーホップの緩和処理が不必要に実行されないように、このような状態も判定できるように構成されている。

パワーホップカウンタが所定のカウンタ値Ｎと等しい場合、つまりステップＳ８０で肯定判定がなされた場合（ステップＳ８０での判定がＹＥＳ）、ステップＳ１００に進む。ステップＳ１００において、フィルター処理された前後加速度センサ信号の周期と振幅の組み合わせによって示される点が、図３のパワーホップ振動マップから得られる第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２を上回るか否かが判定される。図示されるように第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２は第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１よりも大きく設定されている。周期と振幅の組み合わせによって表される点が第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２未満の場合（ステップＳ１００のＮＯ）、パワーホップ検出処理はステップＳ９０に進み、パワーホップフラグをＯＦＦにする。以下、図４に示されるパワーホップ緩和処理に移行する。一方で、周期と振幅の組み合わせによって表される点が第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２を上回る場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進み、パワーホップフラグをＯＮにする。そして図４に示すパワーホップ緩和処理に移行する。

以下に、第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１を用いて車両が緩和処理の必要なパワーホップ状態に近づきつつあることを判定するシステムおよび方法を説明する。本実施例では、いくつか（例えば、Ｎ回）の一連のフィルター処理された前後加速度センサ信号が第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１を上回る場合、車両がパワーホップ緩和処理によって制御されるべきパワーホップ状態に近づきつつあると判断される。また、いくつか（例えば、Ｎ回）の一連のフィルター処理された前後加速度センサ信号が第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１を上回ると判定し、次の前後加速度センサ信号の周期と振幅の組み合わせが第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２を上回るときには、即座にパワーホップ状態であると判断できるように構成されている。

ステップＳ５０に戻って、現在のサイクルにおけるフィルター処理された前後加速度センサ信号の周期と振幅の組み合わせが第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１未満である場合、パワーホップ検出処理はＳ６５に進み、パワーホップカウンタを０を下限として１減少させる。同様に、現在のサイクルにおけるフィルター処理された前後加速度センサ信号の周期と振幅の組み合わせが前回の（直前の）フィルタ処理された前後加速度センサ信号、または前後加速度センサ信号の所定割合Ｘ％未満である場合（ステップＳ６０のＮＯ）、パワーホップ検出処理はステップＳ６５に進み、パワーホップカウンタを１減少させる。そしてステップＳ６５からステップＳ９０に進み、パワーホップフラグをＯＦＦにする。その後パワーホップ検出処理は、図４に示されるパワーホップ緩和処理に移行する。

図４はパワーホップ緩和処理の詳細を示す。パワーホップ緩和処理はステップＳ２００から始まり、そこでパワーホップフラグがＯＮかどうか判定される。パワーホップフラグがＯＮの場合、パワーホップ緩和処理はステップＳ２１０に進み、パワーホップメモリフラグがＯＮかどうか判定する。ここで、図示された本実施例では、パワーホップ緩和処理が実行されている間（つまりパワーホップ検出処理結果に応じてエンジントルクの減少が実行されている間）、例えばＥＣＵ１１に格納されるパワーホップメモリフラグがＯＮにされる。一方で、パワーホップ緩和処理が実行されていない場合には、パワーホップメモリフラグがＯＦＦにされる。

ステップＳ２１０において、パワーホップメモリフラグがＯＮでない場合、つまりパワーホップ緩和処理が現在実行されていない場合、ステップＳ２２０に進み、パワーホップメモリフラグをＯＮにする。そしてパワーホップ緩和処理はステップＳ２３０に進み、そこでＥＣＵ１１はパワーホップの度合いを軽減するために、エンジントルクを自動的に減少させるようにパワートレインＥＣＵ５に指令を出す。そしてステップＳ１０に戻る。

ステップＳ２１０において、パワーホップメモリフラグがＯＮであると判定されると、つまりパワーホップ緩和処理が実行中であると判断されると、ステップＳ２４０に進み、エンジントルクの減少を継続し、その後ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ２００において、パワーホップフラグがＯＮでない場合、ステップＳ２５０に進み、そこでパワーホップメモリフラグがＯＮかどうか判定される。ステップＳ２５０において、パワーホップメモリフラグがＯＮではないと判定されると、ステップＳ１０に戻る。一方で、ステップＳ２５０において、パワーホップメモリフラグがＯＮであると判定されると、ステップＳ２６０に進み、終了判定基準を満たしているかどうか判断される。本実施例では、終了判定基準は、トラクション制御の終了判定基準である。例えば、アクセルペダルか踏込まれていないと判断されると、終了判定基準を満たしたとみなされる。一方で、アクセルペダルが踏込まれると、（運転者のアクセルペダルの踏込み量に応じて）以下に説明するエンジントルクのランプ入力に基づいた要求トルクを測定できるようにした終了判定基準が満たされていないと判断される。

ステップＳ２６０にて肯定判定がなされると（ステップＳ２６０のＹＥＳ）、つまり終了判定基準を満たしていると判断されると、ステップＳ２８０に進み、パワーホップメモリフラグをＯＦＦにし、そしてステップＳ１０に戻る。ステップＳ２６０で否定判定がなされると（ステップＳ２６０のＮＯ）、つまり終了判定基準が満たされていないと判断されると、ステップＳ２７０に進み、そこでＥＣＵ１１はアクセルペダルが踏込まれた場合にエンジントルクをランプ入力するようにパワートレインＥＣＵ５に指令を送る。パワーホップ緩和処理によって設定値までエンジントルクが減少すると、車両の前後方向の振動が減少する。ステップＳ２７０において、ＥＣＵ１１はパワートレインＥＣＵ５を制御して、再びパワーホップを発生してしまうようなエンジントルクの上昇を抑制したり、防いだりするように、好ましくは所定の割合でエンジントルクを再びランプ入力させる。エンジントルクのランプ入力がステップＳ２７０にて行われるので、運転者は最大限アクセルペダルを踏込むことができるが、エンジントルクは所定のランプ入力割合で増加することになる。ステップＳ２７０の後、パワーホップ緩和処理はステップＳ１０に戻る。パワーホップ緩和処理の最中に運転者がアクセルペダルを開放した場合は、パワーホップ緩和処理がリセットされる。

ここに示すパワーホップ検出処理とシステムの実施例は、パワーホップ緩和処理の必要がないような状態を誤って検出することなく、パワーホップの周波数と振幅を広い範囲で検出可能である。車両に損傷を与える可能性があるという観点から鑑みて懸念すべき前後方向の振動は、上記にあるような特徴（例えば周期と振幅の特定の組み合わせなど）を含む。本実施例において、懸念すべき前後方向の振動は、上記に示された周期と振幅の特定の組み合わせ（図３の第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２）で示される。ここで、本実施例では、先ず車両に発生した前後方向の振動（周期と振幅の組み合わせ）が、第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２よりも小さい閾値を上回るか否か判定することを、車両がパワーホップ緩和処理が必要な状態になりつつあるという判定の指標としている。また、上述した第２パワーポップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２より小さい閾値は、図３に例示される第１パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ１に示されている。車両に発生した前後方向の振動（周期と振幅の組み合わせ）が、第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２よりも小さい閾値を上回る状態を検出した後に、この車両に発生した前後方向の振動(周期と振幅の組み合わせ)が第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２を上回る場合、即座にパワーホップ緩和処理が実行可能に構成されている。これによって、比較的短期間の第２パワーホップ値ＰＨ＿Ｍａｐ２を上回る前後方向の振動(周期と振幅の組み合わせ)が発生した場合、例えば車両が隆起物などの上を走行した場合、パワーホップ緩和処理が実行されないように構成されている。さらに、本実施例では、前後加速度センサ信号を利用することによって、精度が低い他の手段、例えば車輪速度センサを使用してパワーホップの状態を検出するという手段を用いる必要がない。

本実施例のパワーホップ検出処理は、図３のパワーホップ振動マップから、車両に発生している前後方向の振動の周期(周波数)と振幅を検出する。一般的に、前後方向の振動の周波数と振幅の両方、あるいは一方が大きくなればその分車両が損傷する可能性がある。また、本実施例では周波数と振幅の組み合わせによって、前後方向の振動が発生している間に車両にかかるエネルギーが測定される。例えば、高い周波数でありながら比較的低振幅の振動である場合も、比較的低い周波数であり高振幅の振動である場合と同じくらい深刻な状態を示す可能性がある。そして、このパワーホップ検出処理は、周波数と振幅の関係（つまり、周期と振幅の組み合わせ）を利用し、車両に損傷を与えるような状態を判断する。エンジントルクを減少させてパワーホップ緩和を積極的に実行していくという観点から、上記以外の状態については排除されるのが好ましい。

本実施例に記載のシステムと方法は、エンジントルクの減少を指示するように構成され、また前後加速度センサを使用して構成されたあらゆるブレーキ制御ソフトウェアに有用なアプリケーションである。図２に関して述べたように、本実施例のシステムと方法はトラクション制御システムに利用可能である。しかしながら、本実施例のシステムと方法は上記に限定されず、アンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）や横滑り防止装置（ＥＳＣ）などにも適用可能である。さらに、本実施例のシステムと方法は制動システム、トラクション制御システム、安定制御装置の何れからも独立して使用できる。

発明を実施するための最良の形態を本実施例に沿って説明してきたが、本発明の特許請求の範囲と技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者により様々な変更が実施可能である。

１…エンジン、２ｆ、２ｒ…車輪、５…パワートレインＥＣＵ、６，７…車両センサ、
８…液圧制御装置、９ｆ、９ｒ…ブレーキ、１１…電子制御装置（ＥＣＵ）、１０１…車
両

Claims

車両の前後加速度の現在と前回の信号を含む連続した複数の信号を取得し、
前記連続した信号の周期と振幅を算出し、
前記連続した信号のそれぞれの周期と振幅の組み合わせが、第１所定値を上回るか否かを判定し、
前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが、前記第１所定値よりも大きい第２所定値を上回るか否かを判定し、
前記前回の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第１所定値を上回り、かつ前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第２所定値を上回るかどうかに基づいてパワーホップの状態を判断することを特徴とする車両のパワーホップ検出方法。
前記現在の信号の振幅が前記前回の信号の振幅の所定割合を上回るか否かを判定し、前記現在の信号の振幅が前記前回の信号の振幅の所定割合を上回るかどうかに基づいてパワーホップの状態を判断することを特徴とする請求項１に記載の車両のパワーホップ検出方法。
前記現在の信号の振幅が所定回数に渡って前記前回の信号の振幅の前記所定割合を上回るかどうかに基づいてパワーホップの状態を判断することを特徴とする請求項２に記載の車両のパワーホップ検出方法。
前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが、少なくとも前記所定回数に渡って前記第１所定値を上回り、前記現在の信号の振幅が少なくとも前記所定回数に渡って前記前回の信号の前記所定割合を上回り、前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第２所定値を上回る場合にパワーホップ状態であると判断することを特徴とする請求項３に記載の車両のパワーホップ検出方法。
前記現在の信号の周期と振幅の組み合わせが前記第１所定値未満、または前記現在の信号の振幅が前記前回の信号の振幅の前記所定割合未満の場合に、パワーホップ状態ではないと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の車両のパワーホップ検出方法。