JP6626523B2 - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

従来、例えば下記の特許文献１には、前後駆動力配分制御手段および制動力制御手段を適切に制御することで前後左右全４輪のタイヤ力を最大限活用し、タイヤ限界付近における車両安定性を維持しつつ限界性能を向上させることが記載されている。

特開２０１１−１００３号公報

タイヤ力を最大限活用して車両の制駆動力を制御するため、摩擦係数に基づく制御を行うことが望ましい。一方、摩擦係数を正確に推定することには一定の困難が伴う。更に、摩擦係数を正確に推定できたとしても、車両が現在走行している路面が高μであり、車両前方に低μの路面が存在している場合は、車両が突然低μ路に突入し、車両挙動が不安定になる可能性がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両が走行している路面と車両前方の路面の摩擦係数に基づいて車両を最適に制御することが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置及び車両の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車輪が接触している路面の摩擦係数である第１の路面摩擦係数を算出する第１の路面摩擦係数算出部と、路面状態を非接触で検出する非接触センサからの検出値に基づいて第２の路面摩擦係数を算出する第２の路面摩擦係数算出部と、前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で車両の制駆動力を制御し、前記第２の路面摩擦係数に基づいて車両前方に摩擦係数が低い低摩擦路面が存在すると判定された場合は、前記低摩擦路面に車両が到達するまでの間に前記第２の路面摩擦係数に基づいて前記摩擦円を縮小しながら前記摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御し、前記低摩擦路面に前記車両が到着した後に、前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御する制駆動力制御部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

また、前記制駆動力制御部は、前記低摩擦路面に車両が到達するまでの間に、前記摩擦円の大きさを、前記第１の路面摩擦係数に相当する大きさから前記第２の路面摩擦係数に相当する大きさまで縮小するものであっても良い。

また、車両前方に前記低摩擦路面が存在するか否かを判定する低摩擦路面判定部を備え、前記第２の路面摩擦係数算出部は、所定の制御周期毎に前記第２の路面摩擦係数を算出し、前記低摩擦路面判定部は、前回の制御周期よりも現制御周期の方が前記第２の路面摩擦係数の値が小さい場合に、車両前方に前記低摩擦路面が存在すると判定することを特徴とするものであっても良い。

また、前記制駆動力制御部は、車両が所定の距離を走行する間に前記低摩擦路面が存在することが少なくとも２回判定された場合に、前記第２の路面摩擦係数に基づいて車両の制駆動力を制御するものであっても良い。

また、前記制駆動力制御部は、車両前方に前記低摩擦路面が存在すると判定された場合に、前記第２の路面摩擦係数に基づいて前輪の駆動力をトルクダウンするとともに、後輪をトルクアップするものであっても良い。また、前記第１の路面摩擦係数算出部は、車軸に設けられたハブユニットセンサ からの検出値に基づいて前記第１の路面摩擦係数を算出するものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車輪が接触している路面の摩擦係数である第１の路面摩擦係数を算出するステップと、路面状態を非接触で検出する非接触センサからの検出値に基づいて第２の路面摩擦係数を算出するステップと、前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で車両の制駆動力を制御し、前記第２の路面摩擦係数に基づいて車両前方に摩擦係数が低い低摩擦路面が存在すると判定された場合は、前記低摩擦路面に車両が到達するまでの間に前記第２の路面摩擦係数に基づいて前記摩擦円を縮小しながら前記摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御し、前記低摩擦路面に前記車両が到着した後に、前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御するステップと、を備える、車両の制御方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、車両が走行している路面と車両前方の路面の摩擦係数に基づいて車両を最適に制御することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両システムの構成について説明するための模式図である。 第２の摩擦係数算出部が路面状態を判定する際に使用するマップを示す模式図である。 図３Ａのマップ３次元マップを２次元マップに分解して示す模式図である。 図３Ａのマップ３次元マップを２次元マップに分解して示す模式図である。 図３Ａのマップ３次元マップを２次元マップに分解して示す模式図である。 図３Ａのマップ３次元マップを２次元マップに分解して示す模式図である。 路面状態と摩擦係数の関係を予め規定したデータベースの例を示す模式図である。 本実施形態の車両システムの基本的な処理を示すフローチャートである。 コーナリングフォースＦと横すべり角βによって定まるコーナリングスティフネス（傾き）を示す模式図である。 図５のステップＳ３０における、前方低μ路検出時制御のフローを詳細に示すフローチャートである。 図５のステップＳ２８、図７のステップＳ５６における、摩擦円に基づく制駆動力制御を示す模式図である。 図７のステップＳ５６の処理を詳細に示す模式図である。 通常走行時に前輪と後輪のそれぞれについて、Ｆｘ，Ｆｙの合力が摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）の範囲内で制駆動力制御されている様子を示す模式図である。 車両前方に低μ路が検出された場合に行われる前輪と後輪の制駆動力制御を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両２０００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両２０００を示す模式図である。図１に示すように、車両２０００は、前輪１００，１０２、後輪１０４，１０６、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれを駆動する駆動力発生装置（モータ）１０８，１１０，１１２，１１４、モータ１０８，１１０，１１２，１１４の駆動力を前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれに伝達するギヤボックス１１６，１１８，１２０，１２２及びドライブシャフト１３１，１３２，１３３，１３４、モータ１０８，１１０，１１２，１１４のそれぞれを制御するインバータ１２３，１２４，１２５，１２６、後輪１０４，１０６のそれぞれの車輪速（車両速度Ｖ）を検出する車輪速センサ１２７，１２８、前輪１００，１０２を操舵するステアリングホイール１３０、舵角センサ１３８、パワーステアリング機構１４０、を有して構成されている。

また、車両２０００は、路面摩擦係数を取得するための第１のセンサ１５０（ハブユニットセンサ）及び第２のセンサ１６０（非接触式センサ）、アクセル開度センサ１７０、ブレーキセンサ１８０、車速センサ１９０、横方向加速度センサ１９５、制御装置（コントローラ）２００を有して構成されている。

本実施形態に係る車両２０００は、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれを駆動するためにモータ１０８，１１０，１１２，１１４が設けられている。このため、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれで駆動トルクを制御することができる。従って、前輪１００，１０２の操舵によるヨーレート発生とは独立して、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれを駆動することで、トルクベクタリング制御によりヨーレートを発生させることができ、これによってステアリング操舵のアシストを行うこともできる。

各モータ１０８，１１０，１１２，１１４は、制御装置２００の指令に基づき各モータ１０８，１１０，１１２，１１４に対応するインバータ１２３，１２４，１２５，１２６が制御されることで、その駆動が制御される。各モータ１０８，１１０，１１２，１１４の駆動力は、各ギヤボックス１１６，１１８，１２０，１２２及びドライブシャフト１３１，１３２，１３３，１３４を介して前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれに伝達される。

パワーステアリング機構１４０は、ドライバーによるステアリングホイール１３０の操作に応じて、トルク制御又は角度制御により前輪１００，１０２の舵角を制御する。舵角センサ１３８は、運転者がステアリングホイール１３０を操作して入力したステアリング操舵角θｈを検出する。

なお、本実施形態はこの形態に限られることなく、後輪１０４，１０６のみが独立して駆動力を発生する車両であっても良い。

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る車両システム１０００の構成について説明する。この車両システム１０００は、車両２０００に搭載される。図２に示すように、本実施形態に係る車両システム１０００は、第１のセンサ１５０、第２のセンサ１６０、アクセル開度センサ１７０、ブレーキセンサ１８０、車速センサ１９０、横方向加速度センサ１９５、制御装置２００、ブレーキアクチュエータ３００、インバータ１２３，１２４，１２５，１２６、モータ１０８，１１０，１１２，１１４、を有して構成されている。

制御装置２００は、車両システム１０００の全体を制御する。制御装置２００は、第１の路面摩擦係数算出部２１０、第２の路面摩擦係数算出部２２０、低摩擦路面判定部２２５、制駆動力制御部２３０、を有している。図２に示す制御装置２００の構成要素は、回路（ハードウェア）、またはＣＰＵなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成することができる。

第１のセンサ１５０、及び第２のセンサ１６０は、路面摩擦係数を取得するための各種パラメータを検出する。第１のセンサ１５０は、車輪のハブに設けられるハブユニットセンサから構成され、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６に作用する作用力を検出する。第１のセンサ１５０によって検出される作用力には、前後方向力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚを含む三方向の分力と、ハブ（車軸）の軸周りのトルクＴｙとがある。前後方向力Ｆｘは、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６の接地面に発生する摩擦力のうち車輪中心面に平行な方向（ｘ軸方向、前後方向）に発生する分力であり、横力Ｆｙは、車輪中心面に直角な方向（ｙ軸方向、横方向）に発生する分力である。なお、車輪中心面は、車軸と直交し、車輪幅の中央を通る面をいうものとする。一方、上下力Ｆｚは、鉛直方向（ｚ軸）に作用する力、いわゆる、垂直荷重である。トルクＴｙは、タイヤ８００の車軸回りのトルク（ねじり力）である。

例えば、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６は、ひずみゲージと、このひずみゲージから出力される電気信号を処理し、作用力に応じた検出信号を生成する信号処理回路とを主体に構成されている。ハブに生じる応力は作用力に比例するという知得に基づき、ひずみゲージをハブに埋設することにより、作用力が直接的に検出される。なお、検出部４２０の具体的な構成については、例えば、特開平０４−３３１３３６号公報、特開平１０−３１８８６２号公報、特許第４２７７７９９号等に開示されている構成を採用できる。第１のセンサ１５０は、ドライブシャフト１３１，１３２，１３３，１３４に設けられていても良い。

制御装置２００の第１の摩擦係数算出部２１０は、第１のセンサ１５０により前後方向力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚを含む三方向の分力が検出されると、これに基づいて路面の摩擦係数をリアルタイムに算出する。路面摩擦係数μｃは、以下の式から算出することができる。
μｃ＝√（Ｆｘ^２＋Ｆｙ^２）／Ｆｚ
なお、上述の説明では、第１のセンサ１５０の検出値に基づいて車輪が接触している路面の路面摩擦係数μｃを算出する例を示したが、例えば、タイヤ内に設けられたセンサや加速度計から車輪が接触している路面の摩擦係数を求めても良い。

第１の摩擦係数算出部２１０により路面摩擦係数μｃを算出し、タイヤの摩擦円に基づく制駆動力制御を行うことで、車両挙動を安定させることができる。一方、第１の摩擦係数算出部２１０が算出した路面摩擦係数μｃは、路面摩擦係数を計測しようとする路面にタイヤが実際に接地してから計測され、現在走行中の路面の摩擦係数である。このため、路面摩擦係数μｃに基づいて制駆動力制御を行うと、例えば、車両が高μ路から凍結路などの極端な低μ路に突入した場合に、ＦｘとＦｙの合力のベクトルが低μ路でのタイヤ摩擦円（μＦｚ)の半径よりはみ出してしまい、適切な制駆動力制御を実施する前にスリップを引き起こす可能性がある。

このため、本実施形態では、第１のセンサ１５０を用いた路面摩擦係数μｃの推定とは別に、第２のセンサ１６０を用いて、タイヤがまだ接地していない車両前方の路面の摩擦係数を推定する。第２のセンサ１６０は、車両前方を撮像するカメラ、温度センサ（外気温センサ、路面温度センサ）、近赤外線センサ、レーザ光センサ（ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサ）等の非接触式センサを備えるハイブリッドタイプのセンサであり、車両前方の画像、温度、路面状態等を検出する。なお、第２のセンサ１６０による路面状態の判別の際に、例えば特開２００６−４６９３６号公報に記載されている方法を採用しても良い。

制御装置２００の第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０により車両前方の画像、温度等が検出されると、これに基づいて路面の摩擦係数をリアルタイムに算出する。

具体的に、第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０のカメラの画像から車両前方の路面の色、路面粗さ等を取得する。また、第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０の非接触式温度計から、外気温、路面温度を取得する。

また、第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０の近赤外線センサの検出値から、路面の水分量を取得する。近赤外線を路面に照射した際に、路面に水分が多いと近赤外線の反射量が少なくなり、路面に水分が少ないと近赤外線の反射量が多くなる。従って、第２の摩擦係数算出部２２０は、近赤外線センサの検出値に基づいて、路面の水分量を取得することができる。

また、第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０のレーザ光センサから、路面の粗さを取得する。より詳細には、レーザ光を照射してからその反射光が検出されるまでの時間に基づいて、車両前方の路面の粗さ（凹凸）を取得することができる。なお、第２の摩擦係数算出部２２０は、車両速度に基づいて、車両走行に伴う路面の移動分を考慮して、車両前方の領域の路面の粗さを取得する。

第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０から取得したこれらの情報から、路面状態がドライ（Ｄ）、ウェット（Ｗ）、雪（Ｓ）、氷（Ｉ）であるかを判定する。図３Ａは、第２の摩擦係数算出部２２０が路面状態を判定する際に使用するマップを示す模式図である。図３Ａに示すマップは、路面温度、路面凹凸、及び路面の水分量のそれぞれを正規化した値をパラメータとする、３次元マップとされている。図３Ｂ〜図３Ｅは、図３Ａのマップ３次元マップを２次元マップに分解して示す模式図である。図３Ｂは、路面温度（Ｚ軸）、路面凹凸（Ｘ軸）、及び路面の水分量（Ｙ軸）の座標系を、図３Ｃは図３Ｂの（１）面の２次元マップを、図３Ｄは図３Ｂの（２）面の２次元マップを、図３Ｅは図３Ｂの（３）面の２次元マップを、それぞれ示している。第２の摩擦係数算出部２２０は、第２のセンサ１６０による検出値から取得した路面温度、路面凹凸、路面水分量を図３Ａのマップに当てはめて、路面状態を判定する。

そして、第２の摩擦係数算出部２２０は、図３Ａのマップから判定した路面状態を、路面状態と路面摩擦係数の関係を予め規定したデータベースに反映させることで、路面摩擦係数μＮを算出する。図４は、路面状態と摩擦係数の関係を予め規定したデータベースの例を示す模式図である。図４に示す路面状態と摩擦係数との関係として、（株）日本交通事故鑑識研究所のホームページ（http://weekend.nikkouken.com/week47/409/）に記載された摩擦係数表を用いることができる。図４に示すデータベースでは、縦方向では、路面状況である「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」、「氷」、「雪」に応じた摩擦係数が示されている。また、横方向では、路面状況として、乾（ドライ（Ｄ））、濡（ウェット（Ｗ））に応じた摩擦係数が示されている。

第２の摩擦係数算出部２２０は、図３Ａのマップから判定した路面状態を図４のデータベースに当てはめ、路面摩擦係数μ_Ｎを算出する。この際、「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」の判定については、第２のセンサ１６０のカメラから取得した路面の画像と、予め取得しておいた「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」の各画像との類似度を判定した結果から、車両前方の路面が「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」のいずれであるかを判定する。

更に、第２の摩擦係数算出部２２０は、車両前方の路面が「アスファルト」であると判定した場合に、第２のセンサ１６０のカメラから取得した路面の画像と、予め取得しておいた「新舗装」、「普通舗装」、「舗装摩減」、「タール過剰」の各画像との類似度を判定した結果から、車両前方の路面が「アスファルト」であり、「新舗装」、「普通舗装」、「舗装摩減」、「タール過剰」ののいずれであるかを判定する。第２の摩擦係数算出部２２０は、車両前方の路面が「コンクリート」、「砂利」であると判定した場合も同様に、更に細分化した判定を行うことができる。

以上により、第２の摩擦係数算出部２２０は、路面状況と車両速度に基づいて、図４のデータベースから、車両前方の路面摩擦係数μｆを算出する。例えば、第２のセンサ１６０のカメラの画像から、路面が「アスファルト」の「新舗装」であることが判定され、車速センサ１９０又は車輪速センサ１２７，１２８から検出される車両速度が４０ｋｍ／ｈであり、図３のマップから路面状況が乾（ドライ（Ｄ））と判定された場合、路面摩擦係数μｆの値は０．８〜１．０として算出される。

本実施形態では、第１のセンサ１５０と第２のセンサ１６０を組み合わせることで、通常走行時は第１のセンサ１５０による精度の高い制駆動制御を実施する。また、車両が高μ路から低μ路（低摩擦路面）に突入する前に、第２のセンサ１６０から推定した路面状態に基づいて、低摩擦路面判定部２２５が車両前方に低摩擦路面が存在するか否かを判定する。そして、車両前方に低摩擦路面が存在する場合は、制駆動力制御部２３０が、第２のセンサ１６０により算出された路面摩擦係数μｆから摩擦円を演算し、低μ路に突入する前にスリップを最小限に抑制するための制駆動力制御を実施する。また、制駆動力制御部２３０は、摩擦円の大きさに基づいてインバータ１２３，１２４，１２５，１２６を制御することで、車両２０００を駆動するモータ１０８，１１０，１１２，１１４の制駆動力を制御する。制駆動力制御部２３０は、摩擦円の大きさに基づいて、車両２０００を制動するブレーキのブレーキアクチュエータ３００を制御することで、制動力を制御する。

図５は、本実施形態の車両システム１０００の基本的な処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、主に制御装置２００により、所定の制御周期毎（例えば、１００ｍｓ毎）に行われる。先ず、ステップＳ１０では、第１のセンサ１５０によりＦｘ，Ｆｙ，Ｆｚを検出する。次のステップＳ１２では、横方向加速度センサ１９５が検出した車両の横方向加速度の値を積分して、横方向速度Ｖｙを算出する。

次のステップＳ１４では、車両の進行方向速度Ｖｘ（車両速度Ｖ）と横方向速度Ｖｙより車両横すべり角βを算出する。車両横すべり角βは、以下の式から算出することができる。
β＝ｔａｎ^−１（Ｖｙ／Ｖｘ）

次のステップＳ１６では、車両横すべり角βからコーナリングフォースＦを算出する。コーナリングフォースＦは、以下のＭａｇｉｃ Ｆｏｒｍｕｌａの式に車両横すべり角βを代入することで求めることができる。なお、下式において、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは所定の係数である。
Ｆ＝Ｄｓｉｎ（Ｃｔａｎ^−１（Ｂβ−Ｅ（Ｂβｔａｎ^−１（Ｂβ）））

次のステップＳ１８では、コーナリングフォースＦと横すべり角βよりコーナリングスティフネス（傾き）を算出し、車両が現在走行している路面の最大摩擦係数μｃｍａｘを推定する。図６は、コーナリングフォースＦと横すべり角βによって定まるコーナリングスティフネス（傾き）を示す模式図である。図６に示すように、最小二乗法等を用いてコーナリングスティフネス（傾き）を推定し、最大摩擦係数μｃｍａｘを推定する。図６に示すように、コーナリングスティフネス（傾き）が大きいほど、摩擦係数は大きくなる。なお、簡易的には、前述した演算式により路面摩擦係数μｃを求め、最大摩擦係数μｃｍａｘの代わりに路面摩擦係数μｃを用いても良い。

次のステップＳ２０では、第２のセンサ１６０で車両前方の路面状態を判別するためのパラメータを取得する。次のステップＳ２２では、第２の路面摩擦係数算出部２２０が、図３で説明した判定方法を用いて、ステップＳ２０で取得したパラメータにより車両前方の路面状態を判別する。

次のステップＳ２４では、前回の制御周期で取得した前方路面状態が今回の制御周期で取得した前方路面状態よりも低μであるか否かを判定し、前回の制御周期で取得した前方路面状態が今回の制御周期で取得した前方路面状態よりも低μの場合は、ステップＳ２６へ進む。なお、前回の制御周期で取得した前方路面状態が今回の制御周期で取得した前方路面状態よりも低μの場合とは、例えば、前回の制御周期で取得した前方路面状態がウェット（ＷＥＴ）であり、今回の制御周期で取得した前方路面状態がドライ（ＤＲＹ）である場合が該当する。ステップＳ２４の判定は、低摩擦路面判定部２２５により行われる。

また、第２の路面摩擦係数算出部２２０は、図４で説明した方法で車両前方の路面摩擦係数μｆを算出できるため、ステップＳ２４では、前回の制御周期で取得した前方の路面摩擦係数μｆが今回の制御周期で取得した路面摩擦係数μｆよりも小さいか否かを判定し、前回の制御周期で取得した前方の路面摩擦係数μｆが今回の制御周期で取得した路面摩擦係数μｆよりも小さい場合にステップＳ２６へ進むようにしても良い。

ステップＳ２６へ進んだ場合、前回の制御周期で取得した前方路面状態が今回の制御周期で取得した前方路面状態よりも低μであり、今回の制御周期で取得した路面状態の方が高μであることから、低摩擦路面判定部２２５が、車両前方に低摩擦路面が存在しないと判定している。このため、ステップＳ２６では、現在の路面の最大摩擦係数μｃｍａｘによる摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）を演算する。摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）は、以下の式から演算することができる。
μｃｍａｘＦｚ＝μｃｍａｘ＊Ｆｚ

次のステップＳ２８では、第１のセンサ１５０から検出されるＦｘ，Ｆｙの合力が摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）の半径に収まるように制駆動力制御を行う。

一方、ステップＳ２４において、前回の制御周期で取得した前方路面状態が今回の制御周期で取得した前方路面状態よりも低μではない場合は、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０に進んだ場合、前回の制御周期で取得した前方路面状態が今回の制御周期で取得した前方路面状態よりも高μであり、今回の制御周期で取得した路面状態の方が低μであることから、車両の前方に車両位置よりも低μの路面を検出していることになる。つまり、低摩擦路面判定部２２５は、車両前方に低摩擦路面が存在すると判定している。従って、この場合は、前方低μ路検出時制御のフローに移行する。

図７は、図５のステップＳ３０における、前方低μ路検出時制御のフローを詳細に示すフローチャートである。先ず、ステップＳ４０では、車両前方に低μ路を検出してから所定のしきい値［ｍ］以上の距離を車両が進んだか否かを判定する。そして、車両前方に低μ路を検出してから所定のしきい値［ｍ］以上の距離を車両が進んだ場合は、ステップＳ４２へ進む。一方、車両前方に低μ路を検出してから所定のしきい値［ｍ］以上の距離を車両が進んでいない場合は、ステップＳ４０で待機する。

ステップＳ４２では、第２のセンサ１６０で車両前方の路面状態を判別するためのパラメータを取得する。ステップＳ４２の処理は、図５のステップＳ２２と同様に行われる。次のステップＳ４４では、ステップＳ２０で取得したパラメータにより車両前方の路面状態を判別する。次のステップＳ４６では、車両前方が低μ路であるか否かを判定し、低μ路の場合はステップＳ４８以降の処理へ進み、前方低μ路検出時制御を行う。ステップＳ４６の判定は、図５のステップＳ２４の判定と同様に行われる。一方、ステップＳ４６で車両前方が低μ路でない場合は、図５の処理に戻る。

このように、図５のステップＳ２４で最初に低μ路を検出した後、車両２０００が所定のしきい値以上の距離を進んだ場合に、図７のステップＳ４６にて、車両前方が低μ路であるか否かの判定を再度行う。そして、車両前方が低μ路であることが再度検出された場合に、前方低μ路検出時制御が行われる。これにより、例えば前方に水溜りなど一時的に低μ路が検出された場合に、前方低μ路検出時制御が行われてしまうことを回避できる。第２のセンサ１６０により検出した低μ路が、濡れたマンホールに起因する場合など、低μ路の区間距離が非常に短く部分的であり、トルクダウンせずに通過したほうがよい場合には、不要なトルクダウンを行わないようにすることができる。従って、部分的な低μ路を通過する際に、駆動力を必要以上に低減をせずに通過することができる。

ステップＳ４８では、第２の摩擦係数算出部２２０が、車両前方の路面摩擦係数（μｆ）を推定する。次のステップＳ５０では、路面摩擦係数（μｆ）に基づいて、車両前方の路面の摩擦円（μｆＦｚ）を演算する。摩擦円（μｆＦｚ）は、以下の式から演算することができる。なお、Ｆｚは第１のセンサ１５０から検出できる。
μｆＦｚ＝μｆ＊Ｆｚ

次のステップＳ５２では、車両速度Ｖおよび車両前方の低μ路までの距離を取得する。次のステップＳ５４では、車両前方の低μ路に到達するまでの制御ステップ回数（Ｎ）を推定する。

次のステップＳ５６では、ステップＳ５０で演算した摩擦円を制御ステップ毎に徐々に小さくする。次のステップＳ５８では、Ｆｘ，Ｆｙの合力が摩擦円の半径に収まるように制駆動力制御を行う。

次のステップＳ６０では、制御ステップの回数がＮに到達したか否かを判定し、制御ステップの回数がＮに到達した場合はステップＳ６２へ進む。ステップＳ６２では、第１のセンサ１５０の検出値に基づいて、車両が低μ路に突入したことを検出する。第１のセンサ１５０の検出値により、車両２０００が走行している路面の摩擦係数（第１の路面摩擦係数）を推定できるため、車両が低μ路に突入した後は、第１の路面摩擦係数に基づいて制駆動力制御が行われる。ステップＳ６２の後は図５の基本フローチャートに戻る。

また、ステップＳ６０で制御ステップの回数がＮに到達していない場合は、ステップＳ５２に戻り、ステップＳ５２以降の処理を引き続き行う。

図８は、図５のステップＳ２８、図７のステップＳ５６における、摩擦円に基づく制駆動力制御を示す模式図である。図８に示す「通常走行時」の摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）は、ステップＳ２８の制駆動力制御に対応しており、その半径はμｃｍａｘ＊Ｆｚである。図８に示すように、通常走行時には、摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）の範囲内にＦｘ，Ｆｙの合力が収まるように制駆動力制御を行う。

具体的に、車両がスリップしないためのＦｘの最大値Ｆｍａｘを以下の式より算出し、制駆動力がＦｍａｘを超えないように制駆動力制御を行う。
Ｆｍａｘ＝√（μｃｍａｘ^２−Ｆｙ^２）

また、図８に示す「前方低μ路検出時」、「低μ路突入時」は、図７のステップＳ５６の制駆動力制御に対応している。図８の「前方低μ路検出時」に示すように、前方低μ路を検出した場合は、矢印Ａ１で示すように、摩擦円の大きさが制御ステップ毎に摩擦円（μｆＦｚ）まで縮小される。そして、制御ステップ毎に摩擦円を縮小していく過程で、摩擦円の範囲内にＦｘ，Ｆｙの合力が収まるように制駆動力制御を行う。図７のステップＳ６０で制御ステップ回数がＮに到達すると、摩擦円の大きさは図８に示す「低μ路突入時」の破線の摩擦円（μｆＦｚ）まで縮小している。低μ路の突入時は、この摩擦円（μｆＦｚ）の範囲内にＦｘ，Ｆｙの合力が収まるように制駆動力制御を行う。

つまり、図７のステップＳ４８で推定した車両前方の路面摩擦係数（μｆ）に基づいて摩擦円（μｆＦｚ）を演算し、ステップＳ５６で摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）から摩擦円（μｆＦｚ）へ徐々に縮小することで、低μ路への突入前にＦｘ，Ｆｙの合力が摩擦円（μｆＦｚ）内に収まるように制駆動力制御を行う。図８に示す「低μ路突入時」の実線の摩擦円は、制駆動力制御が行われた実際のＦｘ，Ｆｙの合力を示している。

このように、前方の低μ路を検出した時点から摩擦円を縮小していくことにより、車両が低μ路に突入した時点では、図８に示す「低μ路突入時」の破線の摩擦円まで摩擦円（μｆＦｚ）の大きさが縮小している。従って、車両が低μ路に突入した際にスリップの発生を抑止して車両挙動を確実に安定させることができる。低μ路突入時に第１のセンサ１５０に基づいて取得した路面摩擦係数μｃが第２のセンサ１６０に基づいて取得した路面摩擦係数μｆより小さくても、スリップを抑制した制駆動力制御を行うことができる。

以上にように、第２のセンサ１６０の検出に基づいて車両前方に低μ路を検知してから、低μ路に突入するまでに徐々に面摩擦円の径を小さくし、摩擦円の径に応じて、徐々にトルク制限を実施するトルクダウンを行う。車両２０００が実際に走行する路面が低μ路になってから制駆動力制御を実施するのではなく、低μ路に突入するまでに制駆動力制御を実施することで、急な加減速を低減することができるとともに、低μ路に突入した際の車両挙動を確実に安定させることができる。また、車両２０００が低μ路に突入してから制動が必要な場合、低μ路に突入するまでにトルクダウンが行われているため、制動距離を抑えることができる。また、摩擦円を大きく超えない範囲で制駆動制御を実施することが可能であるため、車両２０００の操縦安定性を確保することができる。

一方、ステップＳ５６の処理を実施しない場合、図８に示す「低μ路突入時」の合力ベクトルＰに示すように、合力ベクトルＰが摩擦円から逸脱するため、車両にスリップが発生して車両挙動が不安定になる可能性がある。

図９は、図７のステップＳ５６の処理を詳細に示す模式図である。ここでは、車両が時速５４ｋｍで走行中に、車両よりも前方６ｍの位置に低μ路を検出した場合を例に挙げて説明する。制御周期を１００ｍｓとすると、制御周期毎に車両が進む距離は１．５ｍであるから、低μ路を検出してから低μ路に到達するまでの制御ステップ数は“４”となる。

図７のステップＳ５６では、図９に示すように、制御ステップ４回目の路面摩擦係数の半径がμｆ×Ｆｚとなるように、ステップ毎に路面摩擦係数の半径を小さくし、駆動力を路面摩擦係数の半径に収まるようにトルクダウンする。

制御周期が短いほど、また第２のセンサ１６０の前方検出距離が長い程、摩擦円の径を小さくするためのステップ数が多くなり、細かいトルクダウン制御を実施することができる。

次に、前輪１００，１０２の駆動力を上述した手法によりトルクダウンした場合に、車両の総駆動力の低下を後輪１０４，１０６の駆動力によって補償する手法について説明する。図１０は、通常走行時に前輪１００，１０２と後輪１０４，１０６のそれぞれについて、Ｆｘ，Ｆｙの合力が摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）の範囲内で制駆動力制御されている様子を示している。

図１１は、車両前方に低μ路が検出された場合に行われる前輪１００，１０２と後輪１０４，１０６の制駆動力制御を示す模式図である。図１０に示す状態で、車両前方に低μ路が検出されると、前輪１００，１０２の駆動力は、上述した手法により、摩擦円（μｆＦｚ）の範囲内にＦｘ，Ｆｙの合力が収まるように制御される。つまり、前輪１００，１０２については、摩擦円（μｆＦｚ）の範囲内にＦｘ，Ｆｙの合力が収まるようにトルクダウンが行われる。つまり、Ｆｘ，Ｆｙの合力が破線に示す合力から実線で示す合力になるようにトルクダウンが行われる。

一方、後輪１０４，１０６については、Ｆｘ，Ｆｙの合力が破線に示す合力から実線で示す合力になるようにトルクアップが行われる。具体的に、後輪１０４，１０６については、摩擦円（μｃｍａｘＦｚ）に収まる範囲内で、前輪１００，１０２でトルクダウンされた分の駆動力を付与することにより、車両全体としての総駆動力を低減することなくトルク制御を実施することができる。上述の制御により、前輪１００，１０２のトルクダウンは低μ路に突入するまでの間に徐々に行われるため、後輪１０４，１０６のトルクアップも徐々に行われる。従って、車両２０００が低μ路に到達するまでの間に、車両２０００が過度に減速することを抑制でき、車両２０００の乗員に対し、トルクダウンをできるだけ感知させないようにすることができる。一方、車両２０００が低μ路に到達する直前には、後輪１０４，１０６についてもトルクダウンを行うことが望ましい。これにより、車両２０００が低μ路に突入する際に、車両挙動を安定させることができる。

このように、第２のセンサ１６０により前方に低μ路を検知してから、低μ路に突入するまでに前輪１００，１０２のトルクダウンを実施し、前輪１００，１０２でトルクダウンした分を、摩擦円の径に収まる範囲で後輪の駆動力へ配分することで総駆動力を維持することができる。これにより、前輪１００，１０２のスリップを抑制するように低μ路に突入することができ、且つ、総駆動力の低下を抑制することが可能となる。前輪側の駆動力を低減した分を、後輪の駆動力へ配分することで、不必要に駆動力を低減することなく、かつ安全に低μ路に突入することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、通常時は第１のセンサ１５０の検出値から推定した第１の路面摩擦係数に基づいて制駆動力を制御し、車両前方に低摩擦路面が存在する場合は、第２の路面摩擦係数に基づいて制駆動力を制御するようにしたため、車両が低摩擦路面に突入する際に車両挙動を安定させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１５０ 第１のセンサ
１６０ 第２のセンサ
２００ 制御装置
２１０ 第１の摩擦係数算出部
２２０ 第２の摩擦係数算出部
２２５ 低摩擦路面判定部
２３０ 制駆動力制御部

Claims (7)

1. 車輪が接触している路面の摩擦係数である第１の路面摩擦係数を算出する第１の路面摩擦係数算出部と、
   路面状態を非接触で検出する非接触センサからの検出値に基づいて第２の路面摩擦係数を算出する第２の路面摩擦係数算出部と、
   前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で車両の制駆動力を制御し、前記第２の路面摩擦係数に基づいて車両前方に摩擦係数が低い低摩擦路面が存在すると判定された場合は、前記低摩擦路面に車両が到達するまでの間に前記第２の路面摩擦係数に基づいて前記摩擦円を縮小しながら前記摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御し、前記低摩擦路面に前記車両が到着した後に、前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御する制駆動力制御部と、
   を備える、車両の制御装置。
2. 前記制駆動力制御部は、前記低摩擦路面に車両が到達するまでの間に、前記摩擦円の大きさを、前記第１の路面摩擦係数に相当する大きさから前記第２の路面摩擦係数に相当する大きさまで縮小することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 車両前方に前記低摩擦路面が存在するか否かを判定する低摩擦路面判定部を備え、
   前記第２の路面摩擦係数算出部は、所定の制御周期毎に前記第２の路面摩擦係数を算出し、
   前記低摩擦路面判定部は、前回の制御周期よりも現制御周期の方が前記第２の路面摩擦係数の値が小さい場合に、車両前方に前記低摩擦路面が存在すると判定することを特徴とする、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制駆動力制御部は、車両が所定の距離を走行する間に前記低摩擦路面が存在することが少なくとも２回判定された場合に、前記第２の路面摩擦係数に基づいて車両の制駆動力を制御することを特徴とする、請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記制駆動力制御部は、車両前方に前記低摩擦路面が存在すると判定された場合に、前記第２の路面摩擦係数に基づいて前輪の駆動力をトルクダウンするとともに、後輪をトルクアップすることを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
6. 前記第１の路面摩擦係数算出部は、車軸に設けられたハブユニットセンサ からの検出値に基づいて前記第１の路面摩擦係数を算出することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
7. 車輪が接触している路面の摩擦係数である第１の路面摩擦係数を算出するステップと、
   路面状態を非接触で検出する非接触センサからの検出値に基づいて第２の路面摩擦係数を算出するステップと、
   前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で車両の制駆動力を制御し、前記第２の路面摩擦係数に基づいて車両前方に摩擦係数が低い低摩擦路面が存在すると判定された場合は、前記低摩擦路面に車両が到達するまでの間に前記第２の路面摩擦係数に基づいて前記摩擦円を縮小しながら前記摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御し、前記低摩擦路面に前記車両が到着した後に、前記第１の路面摩擦係数によって定まる摩擦円の範囲内で前記制駆動力を制御するステップと、
   を備える、車両の制御方法。

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