JPH05319240A - 全輪駆動車輌のグリップと車体速検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】全車輪を駆動する車輌において、全車輪がオー
バースピンまたはロックする低μ路、また摩擦係数が左
右で大きく異なる路面でも、車輪速検出器の信号を用い
て、車輪のグリップ状態と車体速を求めることにある。 【構成】４輪駆動の車輌において、各車輪の回転速度を
検出する検出器からの信号により車輪の回転速度を算出
し、該回転速度から回転加速度を算出し、いずれかの車
輪の回転加速度が所定値以内に入っており、所定時間以
上継続する場合、その車輪がグリップしていると判断す
る。そして、車輪のグリップ状態により車体速を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全輪駆動車輌におい
て、路面に対する車輪のグリップ検出に関するものであ
る。及び、全輪駆動車輌において、車体速の検出に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】車輌の車体速の検出において、後輪駆動
又は前輪駆動車輌の場合は、通常加速時には駆動輪以外
の車輪はスリップしないので、その回転数を求めれば車
体速を検出することが出来る。また、減速時には、駆動
輪と非駆動輪との車輪速変化の違いから車体速を演算す
ることが出来る。一方、全ての車輪に駆動力が伝達する
車輌、即ち全輪駆動車の場合、いずれかの車輪又は全車
輪がオーバースピン（車輪が路面に対してスリップし、
車輪が空回りしている状態）又はロック（車輪が路面に
対しスリップし、車輪にブレーキが掛かっているが、車
体が停止しない状態）傾向にある可能性がある。この場
合、全車輪の回転速度が車体速を直接表していないの
で、車体速を求めるには、以下の方法がある。 ＜イ＞全車輪の回転速度の最低速度または最高速度を利
用して車体速を求める方法がある。 ＜ロ＞全車輪の平均回転速度から車体速を求める方法が
ある。 ＜ハ＞加速度検出器を用いて車体速を求める方法があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】従来の技術には次の
ような問題点がある。 ＜イ＞どの車輪が路面をグリップ（車輪が路面に対して
スリップしていない状態）しているか判断が困難であ
る。及び、車体速を求める方法として、 ＜ロ＞最低または最高速度による場合、加速時に、低μ
路で全車輪がオーバースピンした場合、最低車輪速は車
体速より大きくなってしまう。減速時に、低μ路で全車
輪がロックした場合、最高車輪速は車体速より小さくな
ってしまう。したがって、いずれの場合も、正しい車体
速を求めることができない。 ＜ハ＞全車輪の平均車輪速による場合、全車輪がオーバ
ースピンまたはロックした場合、＜イ＞の場合と同様
に、正しい車体速を求めることができない。また、一部
の車輪の車輪速がほぼ車体速に近い値を示していても、
平均を取るため、求められた車体速が正しい値を示して
いない。 ＜ニ＞加速度センサを用いる場合、加速度検出器を車輌
に配置すると共に検出器からの信号から車体速を求める
装置が必要となる。更に、これらの装置の異常を検出す
る回路を更に配置する必要がある。また、急な坂道では
加速度センサが実際の車体加速度と異なり誤差の原因に
なる。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は、全車輪を駆動する車輌にお
いて、車輪が路面をグリップしているかを判断すること
にある。及び、全車輪を駆動する車輌において、正確な
車体速を求めることにある。更に、全車輪がオーバース
ピンまたはロックする低μ路、また摩擦係数が左右で大
きく異なる路面でも、車輪速検出器の信号を用いて、正
確な車体速を求めることにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、全輪駆動車
輌のグリップ検出装置において、車輪の回転速度を検出
する検出器と、該検出器からの信号により車輪速を算出
する手段と、該車輪速から車輪の加速度を算出する手段
と、いずれかの車輪の加速度が所定値の範囲内に入って
おり、所定時間以上継続する場合、該車輪が路面をグリ
ップしていると判断する手段とを有することを特徴とす
るグリップ検出装置、全輪駆動車輌のグリップ検出方法
において、各車輪速を検出し、該車輪速から車輪の加速
度を算出し、いずれかの車輪の加速度が所定値の範囲内
に入っており、所定時間以上継続する場合、該車輪が路
面をグリップしていると判断することを特徴とするグリ
ップ検出方法、全輪駆動車輌の車体速検出装置におい
て、各車輪の回転速度を検出する検出器と、該検出器か
らの信号により車輪速を算出する手段と、該車輪速から
車輪の加速度を算出する手段と、いずれかの車輪の加速
度が所定値の範囲内に入っており、所定時間以上継続す
る場合、車体速に所定値を加算する手段と、いずれの車
輪の加速度も該所定値の範囲内に入っていない場合、車
体速に零又は小さな値を加算する手段とを有することを
特徴とする車体速検出装置、及び全輪駆動車輌の車体速
検出方法において各車輪速を検出し、該車輪速から車輪
の加速度を算出し、いずれかの車輪の加速度が所定値の
範囲内に入っており、所定時間以上継続する場合、車体
速に所定値を加算し、いずれの車輪の回転加速度も該所
定値の範囲内に入っていない場合、車体速に零又は小さ
い値を加算することを特徴とする車体速検出方法にあ
る。にある。

【０００６】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。実施例としてはトラクションコントロー
ル時の車体速の求め方を説明する。この求め方はトラク
ションコントロール用に限ることなく、ＡＢＳ制御用の
車体速算出、及びスピードメータ用の車体速算出にも適
用できる。 ＜イ＞全体の構成 図１にシステム構成図を示す。エンジンなどを備えた駆
動力発生装置１からの駆動力をデファレンシャルギア１
５、１６を介して４個の車輪１１〜１４に伝達する。各
車輪（１１〜１４）には車輪速検出器（２１〜２４）が
取り付けられている。車輪速検出器は、通常使用されて
いるもので良い。各車輪速検出器からの信号を電子制御
装置２に入力して、各車輪の回転速度、即ち車輪速を算
出する。

【０００７】＜ロ＞車輪速 図２（ａ）の曲線３１に車輪速を示す。凍結した路面の
ような低μ路でアクセルを強く踏み急発進をすると（ｔ
１）、車輪がスリップして車輪速が曲線３１の変動を行
う。この変動は車輌のシステム構成に依存して決まる特
性と考えられる。直線３２は車体の速度、即ち車体速を
示しており、車輪速と大きく掛け離れている。時刻ｔ２
でアクセルを離すと、車輪速が遅くなり、ある時刻で車
輪速と車体速が一致する。車輪速と車体速がほぼ常に一
致した状態、即ちグリップした状態の後は、車輪速の前
記変動はなくなり、車体速に追従する。

【０００８】＜ハ＞車輪の加速度 図２（ｂ）に車輪の加速度を示す。図２（ａ）の車輪速
の時間変化から電子制御装置２において加速度を求める
と、図２（ｂ）の急激に変動する曲線２３となり、この
曲線は車輪の加速度を示している。この変動の１サイク
ルの時間は、一例として概略７０ｍｓである。このサイ
クルは車輌の駆動システム構成に依存していると考えら
れる。車輪が路面に対し滑らなくなる、即ちグリップす
ると、車輪加速度と車体加速度が同じになり、上記急激
な変動がなくなる。図２（ｂ）のａ_MAX とａ_MIN は、ア
スファルト路面のような高μ路において、路面に対して
車輪が滑らない状態で、最大に加速したときの加速度と
最大に減速した時の減速度（負の加速度）を示してい
る。このことは、車輪加速度の値がこの点線の外（車輪
加速度の所定値の範囲外）にあれば、通常、車輪が滑っ
ていると判断することができる。時刻ｔ３以降、車輪加
速度が点線内（車輪加速度の所定値の範囲内）に入り、
その後、車輪がグリップ状態になる。

【０００９】以下に図３を用いて車体速を電子制御装置
２により求める方法を示す。まず、車輌を始動する時
に、記憶装置などが初期設定される。車輌の電子制御の
一部として、図３の車体速を求める処理が含まれてい
る。一例として、車輌全体の電子制御処理時間は７ｍｓ
を１サイクルとして設定している。通常の状態でのこの
処理時間は７ｍｓ以下である。７ｍｓを越えた場合は異
常処理が行われる。

【００１０】＜Ｓ１＞車輪速検出器２１〜２４からの信
号を電子制御装置２が受信する。 ＜Ｓ２＞各車輪速検出器の信号から各車輪の回転速度、
即ち車輪速ｖ_n を算出する。ｖ_n のｎはこの車体速処理
が車輌の始動後、何回目の処理かを示すもので、今回と
前回の処理を簡単にｎとｎ−１で表す為のものである。 ＜Ｓ３＞各車輪速ｖ_n の時間変化から対応する各車輪毎
の加速度ａを求める。 ＜Ｓ４＞今回得られた各車輪の車輪速の最低値ｖ_nMINと
前回得られた車体速Ｖ_n-1 の値を比較する。この比較は
現在の車輌の状態が、加速状態か減速状態かを判断する
ためのものである。現在の車輪速の最低値ｖ_nMINが前回
の車体速Ｖ_n-1 より大きければ、車輌は加速状態にあ
り、次のステップＳ５に行く。始動の最初ｎ＝１の場合
は、前回の車体速Ｖ₀ は当然零であるので、車輌は加速
状態にある。

【００１１】＜Ｓ５＞車輪加速度ａが最大加速度ａ_MAX
と最大減速度ａ_MIN の間にあるかを比較する。ここで
は、車輪がグリップしているか、滑っているかを判断す
る。これら加速の間にあれば、一応グリップしていると
判断する。しかし、車輪が滑っている状態でも、一時的
にこれら加速度の間に存在することがある。この場合、
図２（ｂ）の曲線３３から明らかのように、少なくとも
曲線３３の１サイクルの時間、即ち、約７０ｍｓの時間
内に何度か加速度ａを測定してａ_MAX とａ_MIN の間に入
っているか調べてみる必要がある。 ＜Ｓ６＞車輪加速度ａが最大加速度ａ_MAX と最大減速度
ａ_MIN の外にあれば、車輪が滑っていると判断して、車
輪タイマＴを零とする。車輪タイマＴはステップＳ８で
使用するもので、車輪加速度ａが最大加速度ａ_MAX と最
大減速度ａ_MIN 内に存在する時間を調べるタイマであ
る。ここで車輪タイマＴをリセットする。

【００１２】＜Ｓ１１＞車輪が滑っていると判断された
為、前回の車体速Ｖ_n-1 にＡを加算して、今回の車体速
Ｖ_n とする。ここで、Ａは零か非常に小さい値とする。
車輪が滑っている状態、即ちオーバースピンの状態で
は、車体に僅かな前進力しか働いていない。この僅かな
前進力によって得られた１サイクルの処理時間７ｍｓで
生じた車体速がＡとなる。そこで、単純化するために零
と置く。 ＜Ｓ７＞ステップ５で車輪が一応グリップしていると判
断したときは、車輪タイマＴに１を加算する。この１の
意味は、次回の車体速算出処理になるまでの１サイクル
の時間である。即ち、一例として、７ｍｓを意味してい
る。 ＜Ｓ８＞車輪タイマＴを所定時間Ｔ_MAX と比較する。一
例として所定時間Ｔ_MAXを１５０ｍｓとし、この時間内
に常に、加速度ａがａ_MAX とａ_MIN の間にあれば、車輪
がグリップしていると判断するためである。１５０ｍｓ
は曲線３３の変動周期の概算値７０ｍｓの倍であるが、
判断の正確をきすために広い範囲で取ってある。車輪タ
イマＴがこの所定時間より小さければ、前記ステップ１
１に行く。大きければ、次のステップＳ９に行く。

【００１３】＜Ｓ９＞車輪タイマＴを所定時間Ｔ_MAX と
する。加速状態で、しかも車輪がグリップしている場
合、常にステップ６で車輪タイマＴに１が加算されて、
車輪タイマがオーバーフローを起こす恐れがある。それ
を防止するために、車輪タイマを所定時間Ｔ_MAX に限定
してしまう。 ＜Ｓ１２＞前回の車体速Ｖ_n-1 にＢを加算して、今回の
車体速Ｖ_n を得る。Ｂの値は、一例としてａ_MAX を換算
した数値とする。（アスファルト路面で得られる最大加
速度が０．５Ｇ（４．９ｍ／ｓ² ）で１サイクルの処理
時間が７ｍｓの電子制御装置を有する場合、Ｂ＝３．４
３×１０^-2［m/s]が求まる。）図２（ａ）の様に始動状
態からオーバースピンした場合は、前回の車体速Ｖ_n-1
は零であるため、今回の車体速Ｖ_n はＢとなる。Ｂの値
は、３．４３×１０^-2［m/s]である。このルートを通過
する処理は、車体速Ｖ_n と車輪速ｖ_n が等しくなるまで
持続する。 ＜Ｓ１０＞ステップＳ４で車体が減速状態にあると車輪
タイマＴを零にする。即ち、このステップＳ１０は車輪
がグリップしているか判定する処理ではないので、車輪
タイマをリセットする。

【００１４】＜Ｓ１３＞前回の車体速Ｖ_n-1 からＣを減
算し、今回の車体速Ｖ_n とする。この実施例では、減算
処理を単純化してある。そこで、Ｃの値は１サイクル内
に減速される速度であり、一例として、アスファルト路
面で得られる最大減速度を１．０Ｇ（９．８ｍ／ｓ² ）
とすると、この値からＣ＝６．８６×１０^-2［m/s]が求
まる。なお、より正確に車体速の減速値を求めようとす
れば、ステップＳ５以降の加速時の処理と同様に行えば
良い。あるいは、簡単な処理で減速値を得るとすれば、
従来技術の項で記載したように、４輪の平均値などで求
めても良い。車輪がグリップ状態にあれば、絶えず、Ａ
とＢの加算、Ｃの減算が行われて車輪速と車体速が一致
するように演算処理される。

【００１５】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。 ＜イ＞従来の車輪速検出器を用いるだけで、車輪のグリ
ップ状態を簡単に知ることが出来る。 ＜ロ＞各車輪加速度から車輪がグリップしているか判断
し、グリップしている車輪から車体速を求めるため、正
確な車体速が得られる。 ＜ハ＞全車輪がオーバースピン又はロックしている場
合、車体速をある一定値にて増減するため、従来のよう
に車体速が車輪速に誤って追従することがない。 ＜ニ＞加速度センサを用いることなく、従来使用してい
る車輪速検出器のみで車体速を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車輪のグリップ及び車体速検出のためのシステ
ム構成図

【図２】車輪と車体の速度と加速度の時間変化を示すグ
ラフ

【図３】車体速を算出する流れ図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全輪駆動車輌のグリップ検出装置におい
   て、 各車輪の回転速度を検出する検出器と、 該検出器からの信号により車輪速を算出する手段と、 該車輪速から車輪の加速度を算出する手段と、 いずれかの車輪の加速度が所定値の範囲内に入ってお
   り、所定時間以上継続する場合、該車輪が路面をグリッ
   プしていると判断する手段と、 を有することを特徴とするグリップ検出装置。
2. 【請求項２】全輪駆動車輌のグリップ検出方法におい
   て、 各車輪速を検出し、 該車輪速から車輪の加速度を算出し、 いずれかの車輪の加速度が所定値の範囲内に入ってお
   り、所定時間以上継続する場合、該車輪が路面をグリッ
   プしていると判断すること、 を特徴とするグリップ検出方法。
3. 【請求項３】全輪駆動車輌の車体速検出装置において、 各車輪の回転速度を検出する検出器と、 該検出器からの信号により車輪速を算出する手段と、 該車輪速から車輪の加速度を算出する手段と、 いずれかの車輪の加速度が所定値の範囲内に入ってお
   り、所定時間以上継続する場合、車体速に所定値を加算
   する手段と、 いずれの車輪の加速度も該所定値の範囲内に入っていな
   い場合、車体速に零又は小さな値を加算する手段と、 を有することを特徴とする車体速検出装置。
4. 【請求項４】全輪駆動車輌の車体速検出方法において、 各車輪速を検出し、 該車輪速から車輪の加速度を算出し、 いずれかの車輪の加速度が所定値の範囲内に入ってお
   り、所定時間以上継続する場合、車体速に所定値を加算
   し、 いずれの車輪の回転加速度も該所定値の範囲内に入って
   いない場合、車体速に零又は小さい値を加算すること、 を特徴とする車体速検出方法。