JPH11159365A - Slip ratio control device for automobile - Google Patents

Slip ratio control device for automobile

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JPH11159365A
JPH11159365A JP34060697A JP34060697A JPH11159365A JP H11159365 A JPH11159365 A JP H11159365A JP 34060697 A JP34060697 A JP 34060697A JP 34060697 A JP34060697 A JP 34060697A JP H11159365 A JPH11159365 A JP H11159365A
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slip
vehicle
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control the slip ratio even in the condition that a gravity acceleration is large such as on a slope by setting a slip ratio determining function, and setting the driving and braking torque target value on the basis of the switching function containing the integral term obtained by performing time-integration of the determining function. SOLUTION: Each detection value of a wheel speed sensor 7 and a car speed sensor 8 is input to a control unit 3 with a target slip ratio to be set on the basis of the output of an acceleration pedal actuating angle sensor 9 so as to compute a slip ratio determining function σ (t). A switching function containing the integral term obtained by performing the time-integration of the slip ratio determining function valve is set, and a driving and braking torque target value of a driving wheel is set on the basis of the switching function. The slip ratio determining function σ (t) is determined by an expression σ(t)=γXv (t)-Xw (t)-γ0 (t), and γ0 >=0, γ=1/(1-λ0 ), Xv (t) means car body speed, Xw (t) means driving wheel speed, λ0 means a target slip ratio, and λ means slip ratio.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の発進時や
加速時に、車輪が路面との間で過度にスリップすること
による加速力の低下やエネルギーのむだな消費などを少
なくする自動車のスリップ率制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a slip ratio of a vehicle for reducing a decrease in an acceleration force and a wasteful consumption of energy due to excessive slipping of a wheel with a road surface when the vehicle starts or accelerates. The present invention relates to a control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車の発進時や加速時に駆動輪が過度
のスリップを起こさないように、スリップ率を制御する
手段としては、例えば以下の文献に開示されている。 [1]松田ほか:日産型4輪アンチロック装置の開発,
日産技法,第20号,p111‐p118(1984) [2]Han‐Shue Tan,Yuen‐Kwok
Chin:Vehicle Traction Co
ntrol:Variable‐Structure
Control Approach,Journal
of Dynamic Systems,Measur
ement,and Control,p223−p2
30(1991) [3]特開平9−88655号公報
2. Description of the Related Art As means for controlling a slip ratio so as not to cause excessive slip of a driving wheel at the time of starting or accelerating an automobile, for example, the following document is disclosed. [1] Matsuda et al .: Development of Nissan type four-wheel anti-lock device,
Nissan Gijutsu, No. 20, p111-p118 (1984) [2] Han-Shue Tan, Yuen-Kwok
Chin: Vehicle Traction Co
ntrol: Variable-Structure
Control Approach, Journal
of Dynamic Systems, Measur
element, and Control, p223-p2
30 (1991) [3] JP-A-9-88655

【0003】上記文献[1]には、算出した擬似的な車
体速と車輪速に応じてブレーキ液圧を切り換えて制御す
る方法が示されている。一方、文献[2],[3]には
スリップ率を検出した後、スライディングモード制御理
論を用い、制御系を理論的かつ効率的に設計することを
目的とした制御方法が示されている。文献[2]の制御
方法ではスリップ率とスリップ率の時間変化量に応じて
制駆動力を調整するが、文献[3]の制御方法では車輪
速と車体速の線形結合値に応じて制駆動トルクを調整し
ている。
[0003] The above-mentioned document [1] discloses a method of controlling by switching the brake fluid pressure in accordance with the calculated pseudo vehicle body speed and wheel speed. On the other hand, Literatures [2] and [3] show a control method for detecting a slip ratio and then designing a control system theoretically and efficiently using a sliding mode control theory. In the control method of the document [2], the braking / driving force is adjusted according to the slip ratio and the time change amount of the slip ratio. However, in the control method of the document [3], the braking / driving is performed according to a linear combination value of the wheel speed and the vehicle speed. Adjusting the torque.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自動車のスリップ率制御手段にあっては以下のよう
な問題点がある。文献[1]の方法ではブレーキ液圧を
切り換える条件を設定するのに、車体速と車輪速に応じ
て試行錯誤的な方法を取らざるを得ないため要求性能を
満たすには、制御系の調整に時間がかかることがある。
文献[2]の方法では、制駆動トルク目標値の設定には
スリップ率の時間変化量を知る必要があるが、実際的な
センサを使ってスリップ率の時間変化量を検出すること
は現時点のセンシング技術では困難である。
However, the above-mentioned conventional vehicle slip ratio control means has the following problems. In the method of Document [1], the conditions for switching the brake fluid pressure are set, but a trial-and-error method must be used in accordance with the vehicle speed and the wheel speed. May take some time.
In the method of Document [2], it is necessary to know the time change amount of the slip ratio in order to set the braking / driving torque target value. It is difficult with sensing technology.

【0005】文献[3]の方法は、以下に示すような方
法で文献[2]の問題点を解決している。これは、スリ
ップ率とスリップ率の時間変化量に替えて、検出が容易
な車体速度と駆動輪速度の線形結合値(以下スリップ率
判定関数という)に応じて制駆動トルクを調整するもの
である。ここで、文献[3]では駆動時の目標制駆動ト
ルクを以下のように導出している。まずスリップ率判定
関数σiを以下のように計算する。 σi(t)=ηXv(t)−Xwi(t) (1) ここで、iは車輪番号を示す添字である。例えば、駆動
輪が前輪2輪の場合は右前輪の車輪速度をXw1(t)、
左前輪の車輪速度をXw2(t)とする。これらの各駆動
輪の速度に対してスリップ率判定関数σiが計算され
る。ηは所定値であり、路面とタイヤとのスリップ率の
目標値λ0から以下の式で決められる。η=1/(1−
λ0),0<λ0<1は目標スリップ率,Xv=V/Rw
車体速,ここでVは車速,Rwは車輪半径,Xwは駆動輪
速(車輪の回転角速度)である。λ0は例えばアクセル
ペダルの踏込角に比例して設定される数値である。ま
た、加速時のスリップ率λiは次式で定義される。 λi(t)=(Xwi(t)−Xv(t))/Xwi(t) (2) これらの計算式により、式(1)の符号は、スリップ率
が目標値より大きいときσi>0,スリップ率が目標値
より小さいときσi<0,スリップ率が目標値と一致し
たときσi=0となる。
The method of Reference [3] solves the problem of Reference [2] by the following method. This is to adjust the braking / driving torque in accordance with a linear combination value (hereinafter, referred to as a slip ratio determination function) of the vehicle speed and the driving wheel speed, which are easily detected, instead of the slip ratio and the time change amount of the slip ratio. . Here, in Reference [3], the target braking / driving torque during driving is derived as follows. First, the slip ratio determination function σ i is calculated as follows. σ i (t) = ηX v (t) −X wi (t) (1) where i is a subscript indicating a wheel number. For example, if the driving wheels are two front wheels, the wheel speed of the right front wheel is X w1 (t),
Let the wheel speed of the left front wheel be X w2 (t). A slip ratio determination function σ i is calculated for each of the driving wheel speeds. η is a predetermined value, and is determined by the following equation from the target value λ 0 of the slip ratio between the road surface and the tire. η = 1 / (1-
λ 0 ), 0 <λ 0 <1 is a target slip ratio, X v = V / R w is a vehicle speed, where V is a vehicle speed, R w is a wheel radius, and X w is a driving wheel speed (wheel rotational angular speed). It is. λ 0 is a numerical value that is set, for example, in proportion to the depression angle of the accelerator pedal. The slip ratio λ i during acceleration is defined by the following equation. λ i (t) = (X wi (t) −X v (t)) / X wi (t) (2) According to these formulas, the sign of the formula (1) is obtained when the slip ratio is larger than the target value. σ i > 0, σ i <0 when the slip ratio is smaller than the target value, and σ i = 0 when the slip ratio matches the target value.

【0006】次に所定のゲインKI>0を用いて切換関
数Si(t)を次式で演算する。
Next, a switching function S i (t) is calculated by the following equation using a predetermined gain K I > 0.

【0007】[0007]

【数1】 ただし、tは現在の時刻,t0は制御開始時刻,KIはあ
らかじめ定めた正の定数である。各駆動輪の制駆動トル
ク目標値Ucmdiは次式で決定する。 Ucmdi(t)=Jwi(t) (4) qi(t)=qi - (Si(t)≦0) (5−1) qi(t)=f(Si) (0<Si(t)≦δ) (5−2) qi(t)=qi + (Si(t)>δ) (5−3) f(Si)は、f(0)=qi -,f(δ)=qi +を満た
す滑らかな単調減少関数である。また、Jw,q+,δは
正の定数、q-は定数(q+<q-)である。また、q
i(t)とSi(t)の関係は例えば図6のように示され
る。qi -,qi +は次の条件を満たす定数である。 qi +<fresisti−ηXv(t)−fμi−KIσi(t) (6) qi ->fresisti−ηXv(t)−fμi−KIσi(t) (7) ここで、fμiは第i輪に路面が及ぼす前後方向の力、
resistiは第i輪の転がり抵抗である。fμi,f
resisti,Xv,σiはいかなる場合でも有限の値を取る
ので式(6)と(7)を満たすようなqi +,qi -が必ず
存在する。図6はqi(t)をグラフに表したものであ
る。
(Equation 1) However, t is the current time, t 0 is the control start time, K I is a positive constant predetermined. The braking / driving torque target value U cmdi of each drive wheel is determined by the following equation. U cmdi (t) = J w q i (t) (4) q i (t) = q i - (S i (t) ≦ 0) (5-1) q i (t) = f (S i) (0 <S i (t) ≦ δ) (5-2) q i (t) = q i + (S i (t)> δ) (5-3) f (S i ) is f (0) = Q i , f (δ) = q i + . J w , q + , and δ are positive constants, and q is a constant (q + <q ). Also, q
The relationship between i (t) and S i (t) is shown, for example, in FIG. q i - and q i + are constants satisfying the following conditions. q i + <f resisti -ηX v (t) -fμ i -K I σ i (t) (6) q i -> f resisti -ηX v (t) -fμ i -K I σ i (t) ( 7) Here, fμ i is the longitudinal force exerted by the road surface on the ith wheel,
f resisti is the rolling resistance of the i-th wheel. fμ i , f
resisti, X v, σ i is q i + satisfying since takes a finite value in the formula (6) (7) in any case, q i - always exists. FIG. 6 is a graph showing q i (t).

【0008】ここでqi -の値を可能な限り大きくとるよ
うにすると、重力加速度が大きい登り坂での加速時のよ
うな場合にも、スリップ率を目標スリップ率に近づける
ことが可能となる。このようなことから、発生しうる駆
動トルクの最大値qi -は可能な限り大きくとることが望
ましい。
[0008] Here, q i - a value so that a large as possible, and even if such as during acceleration of the acceleration of gravity is greater uphill, it is possible to approximate the slip ratio to the target slip rate . For this reason, the maximum value q i of the drive torque that may occur - it is desirable to take large as possible.

【0009】ところがqi -の値を大きく取ると、一方で
次のような問題が発生する。発進加速の場合、初期状態
はXv(0)=0、Xwi(0)=0である。そのため、
式(1),式(3)よりσi(0)=0、Si(0)=0
となり、Ucmdi(0)=qi -となる。これは制御開始時
に急に大きな駆動力がかかることを意味する。このよう
な制御方法でも、センサによる検出遅れや駆動トルク発
生の遅れが無視できるときは、急速にスリップ率は目標
値に収束していくことがスライディングモード制御理論
より証明できるが、現実には検出遅れや駆動トルク発生
の遅れは無視できない。そのため、qi -が大きいと図7
のグラフ(a),(b)に示したように、時間tの初期
状態においてSi(t),Ucmdi(t)ともに高くな
り、それに伴い実際のスリップ率λi(t)がグラフ
(c)に示したように過大となるため、激しいホイール
スピンが発生することがある。
However, when the value of q i - is set to be large, the following problem occurs. In the case of starting acceleration, the initial state is Xv (0) = 0, Xwi (0) = 0. for that reason,
From equations (1) and (3), σ i (0) = 0, S i (0) = 0
Next, U cmdi (0) = q i - become. This means that a large driving force is suddenly applied at the start of control. Even with such a control method, if the delay in detection by the sensor and the delay in drive torque generation can be ignored, the sliding mode control theory can prove that the slip ratio rapidly converges to the target value. Delays and delays in drive torque generation cannot be ignored. Therefore, when q i - is large, FIG.
As shown in the graphs (a) and (b), both S i (t) and U cmdi (t) increase in the initial state at the time t, and accordingly, the actual slip ratio λ i (t) becomes the graph ( As shown in c), excessive wheel spin may occur due to the excessive wheel spin.

【0010】このような問題を回避するため、上記文献
[3]では、アクセルペダル踏込角がある所定値θ0
なるまでは、アクセルペダル踏込角に概略比例した駆動
トルク目標値を与えることを前提に、θ0よりアクセル
ペダル踏込角が大きくなった時点で制御を開始する。と
ころが滑りやすい路面ではθ0は小さく設定しなければ
スリップ率が制御開始以前に過大になるが、滑りにくい
路面ではθ0が小さいとスリップ率が十分発生しない状
態、すなわちSi(t)<0の状態から制御が始まるた
め、急に大きな駆動トルク目標値qi -が発生し、検出遅
れやトルク発生遅れとあいまってスリップ率が過大にな
ることがある。このようにθ0を路面の滑りやすさに応
じて変化させることが望ましいが、路面の滑り易さを事
前に知ることは難しいという問題がある。
[0010] To avoid such a problem, in the above [3], until the predetermined value theta 0 with the accelerator pedal depression angle, giving a drive torque target value outlined proportional to the accelerator pedal depression angle premise to, start the control when the accelerator pedal depression angle than theta 0 becomes larger. However, if θ 0 is not set to a small value on a slippery road surface, the slip ratio becomes excessive before the start of control. On a slippery road surface, if θ 0 is small, the slip ratio does not sufficiently occur, that is, S i (t) <0. Since the control is started from the state described above, a large drive torque target value q i - is suddenly generated, and the slip ratio may become excessively large in combination with the detection delay and the torque generation delay. Thus, it is desirable to change θ 0 according to the slipperiness of the road surface, but there is a problem that it is difficult to know the slipperiness of the road surface in advance.

【0011】そこで本発明は、発進加速時にホイールス
ピンが起きにくく、しかも坂道などの重力加速度が大き
い状態においても正確にスリップ率を制御することがで
きる自動車のスリップ率制御装置を提供する。
Accordingly, the present invention provides a vehicle slip rate control device which can control the slip rate accurately even in a state where gravitational acceleration such as a slope is large, in which wheel spin hardly occurs at the time of starting acceleration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1に係る自動車のスリップ率制御装
置は、車体速度の検出手段と、駆動輪速度の検出手段
と、アクセルペダル踏込角の検出手段と、アクセルペダ
ル踏込角の検出値に応じて駆動輪の目標スリップ率を設
定する目標スリップ率設定手段と、車体速度の検出手段
で得た検出値及び駆動輪速度の検出手段で得た検出値と
目標スリップ率設定手段で設定された設定値を入力とし
て、スリップ率判定関数を算出する手段と、これより現
時点での駆動輪のスリップ状態を判定するスリップ率判
定関数演算部と、スリップ率判定関数演算部が算出する
スリップ率判定関数値を入力しスリップ率判定関数値に
応じて駆動輪の制駆動トルク目標値を設定するトルク目
標値設定手段と、駆動輪の制動または駆動トルクをトル
ク目標値設定手段の設定する制駆動トルク目標値に応じ
て調節する制駆動トルク調節手段とを有する自動車のス
リップ率制御装置において、前記スリップ率判定関数σ
(t)が次式(A)で定義されるような、目標スリップ
率λ0に応じて決まる定数γに車体速度Xv(t)を掛け
た値と、駆動輪速度Xw(t)と、制御開始時点から非
増加な変数γ0(t)との線形結合であることを特徴と
する。 式(A):σ(t)=γXv(t)−Xw(t)−γ0(t) ただし、γ0≧0 γ=1/(1−λ0) (Xv>Xwの時) γ=λ0−1 (Xv<Xwの時) σ(t):スリップ率判定関数, Xv(t):車体速度, Xw(t):駆動輪速度, λ0:目標スリップ率, λ:スリップ率
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle slip rate control apparatus, comprising: a vehicle speed detector; a drive wheel speed detector; and an accelerator pedal. Depressed angle detecting means, target slip rate setting means for setting a target slip rate of the drive wheels according to the detected value of the accelerator pedal depressed angle, and a detected value obtained by the vehicle speed detecting means and a drive wheel speed detecting means Means for calculating a slip rate determination function by using the detection value obtained in step 1 and the set value set by the target slip rate setting means as input, and a slip rate determination function calculation unit for determining a slip state of the drive wheels at the present time based on the calculated value. A torque target value setting means for inputting a slip ratio determination function value calculated by a slip ratio determination function operation unit and setting a braking / driving torque target value of a driving wheel according to the slip ratio determination function value; In the slip ratio control apparatus for a motor vehicle having a braking and driving torque adjusting means for adjusting in response to the braking and driving torque target value to set the torque target value setting means for braking or driving torque of wheels, the slip ratio determination function σ
A value obtained by multiplying a constant γ determined according to the target slip ratio λ 0 by a vehicle speed X v (t) as defined by the following equation (A), a driving wheel speed X w (t) , Which is a linear combination with a variable γ 0 (t) that does not increase from the control start time. Formula (A): σ (t) = γX v (t) -X w (t) -γ 0 (t) , however, γ 0 ≧ 0 γ = 1 / (1-λ 0) ( of X v> X w H) γ = λ 0 -1 (when X v <X w ) σ (t): slip ratio determination function, X v (t): body speed, X w (t): drive wheel speed, λ 0 : target Slip ratio, λ: Slip ratio

【0013】また、本発明の請求項2に係る自動車のス
リップ率制御装置は、前記スリップ率判定関数σ(t)
が、所定の時定数により指数関数的に減衰する次式
(B)の変数γ0(t)を用いて演算することを特徴と
する。 式(B): γ0(t)=γ0(0)e-Tt ただし、T:時定数, t:時刻, γ0(0):あらかじめ設定されたγ0(t)の初期値
Further, according to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle slip ratio control apparatus, wherein the slip ratio determination function σ (t)
Is calculated using a variable γ 0 (t) of the following equation (B) that attenuates exponentially with a predetermined time constant. Equation (B): γ 0 (t) = γ 0 (0) e- Tt where T: time constant, t: time, γ 0 (0): preset initial value of γ 0 (t)

【0014】また、本発明の請求項3に係る自動車のス
リップ率制御装置は、前記制御開始時点から非増加な変
数γ0(t)が、スリップ率が目標スリップ率より小さ
い所定値を越えるまで一定で、スリップ率の絶対値がそ
の所定値を少なくとも1回越えた後はゼロであることを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle slip ratio control apparatus according to the third aspect of the present invention, wherein a variable γ 0 (t) that does not increase from the control start time exceeds a predetermined value at which the slip ratio is smaller than the target slip ratio. It is characterized in that it is constant and becomes zero after the absolute value of the slip ratio exceeds the predetermined value at least once.

【0015】また、本発明の請求項4に係る自動車のス
リップ率制御装置は、前記トルク目標値設定手段が、伝
達関数行列で表される線形補償器であることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle slip ratio control device, the torque target value setting means is a linear compensator represented by a transfer function matrix.

【0016】また、本発明の請求項5に係る自動車のス
リップ率制御装置は、前記伝達関数行列が、比例・積分
各動作の組み合わせによるPI補償器あるいは比例・積
分・微分各動作の組み合わせによるPID補償器を構成
要素とすることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle slip ratio control apparatus, the transfer function matrix is a PI compensator based on a combination of proportional / integral operations or a PID based on a combination of proportional / integral / derivative operations. It is characterized in that a compensator is a constituent element.

【0017】また、本発明の請求項6に係る自動車のス
リップ率制御装置は、前記トルク目標値設定手段が、ス
リップ率判定関数値を入力とする伝達関数行列の出力の
符号に応じたトルク目標値を設定することを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle slip rate control device, the torque target value setting means includes a torque target value corresponding to a sign of an output of a transfer function matrix having a slip rate determination function value as an input. It is characterized by setting a value.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下図1乃至図5に基づいて、本
発明に係る自動車のスリップ率制御装置の実施の形態を
詳細に説明する。図1に示すように、エンジン1は吸気
スロットル2の開度に応じて出力トルクを変動させる。
出力トルクは、コントロールユニット3の出力信号に応
動してトルクを分配するトルク分配機4を介して左右の
駆動輪5a,5bに伝達され、駆動輪5a,5bを回転
駆動する。吸気スロットル2の開閉は、アクセルペダル
6により行なう。コントロールユニット3には、駆動輪
5a,5bの回転速度Xwi(t)を検出する車輪速セン
サ7、自動車の車体の速度Xv(t)を検出する車速セ
ンサ8、アクセルペダル6の踏込角θ(t)を検出する
アクセルペダル踏込角センサ9からの信号が入力され
る。車輪速センサ7は、2つの駆動輪5a,5bの各々
に設けられる。車速センサ8は、例えば車体に作用する
前後方向の加速度αを検出する加速度センサと、その出
力を積分する積分器によって構成する。あるいは、コン
トロールユニット3において、次式により車速X
v(t)を計算してもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a vehicle slip rate control apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the engine 1 varies the output torque according to the opening of the intake throttle 2.
The output torque is transmitted to the left and right drive wheels 5a, 5b via a torque distributor 4 which distributes the torque in response to the output signal of the control unit 3, and drives the drive wheels 5a, 5b to rotate. The opening and closing of the intake throttle 2 is performed by an accelerator pedal 6. The control unit 3, the drive wheels 5a, the wheel speed sensor 7 for detecting the rotational speed X wi (t) of 5b, the vehicle speed sensor 8 for detecting the vehicle body speed X v (t), depression angle of an accelerator pedal 6 A signal from the accelerator pedal depression angle sensor 9 for detecting θ (t) is input. The wheel speed sensor 7 is provided for each of the two drive wheels 5a, 5b. The vehicle speed sensor 8 includes, for example, an acceleration sensor that detects a longitudinal acceleration α acting on the vehicle body, and an integrator that integrates the output of the acceleration sensor. Alternatively, in the control unit 3, the vehicle speed X is calculated by the following equation.
v (t) may be calculated.

【0019】[0019]

【数2】 ただし、Xv(t0)は初期値,Rwは車輪半径である。
さらに、非駆動輪10a,10bに車輪速センサを設
け、非駆動輪10a,10bの回転速度を検出して車体
速度Xv(t)としてもよい。コントロールユニット3
は、例えばマイクロコンピュータで構成され、入力され
る駆動輪速度Xw(t)、車体速度Xv(t)、アクセル
ペダル踏込角θ(t)の各信号に対して、以下の式
(8)〜(19)により目標駆動トルクUcmdi(t)を
求める。
(Equation 2) Here, X v (t 0 ) is an initial value, and R w is a wheel radius.
Further, a wheel speed sensor may be provided for the non-driving wheels 10a and 10b, and the rotational speed of the non-driving wheels 10a and 10b may be detected and used as the vehicle speed X v (t). Control unit 3
Is composed of, for example, a microcomputer. The following equation (8) is used for each signal of the input drive wheel speed X w (t), vehicle body speed X v (t), and accelerator pedal depression angle θ (t). The target drive torque U cmdi (t) is obtained from (19).

【0020】まず、スリップ率判定関数σi(t)は従
来の式(1)を修正した次式で定義される。 σi(t)=γXv(t)−Xwi(t)−γ0(t) (8) ただし、γ0≧0、iは車輪番号を示す添字である。例
えば、駆動輪5a,5bが前輪2輪の場合は右前輪の車
輪速度をXw1(t)、左前輪の車輪速度をXw2(t)と
する。γは所定値であり、路面とタイヤとのスリップ率
の目標値λ0から以下の式で決められる。 γ=1/(1−λ0) (Xv>Xwiの時) (9−1) γ=λ0−1 (Xv<Xwiの時) (9−2) ここで、λ0は、例えばアクセルペダルの踏込角θ
(t)に応じて設定される数値である。なお、路面とタ
イヤとのスリップ率の計測値λiは次式で定義する。 λi=(Xwi(t)−Xv(t))/Xwi(t) (Xv<Xwの時) (10−1) λi=(Xwi(t)−Xv(t))/Xv(t) (Xv>Xwの時) (10−2) ここで、γ0=0とおいたときに、定義式(8)からσi
(t)=0はスリップ率λiが目標スリップ率λ0に一致
したことを意味する。σi(t)>0はスリップ率が目
標値より小さく、σi(t)<0はスリップ率が目標値
より大きいことを意味する。
First, the slip ratio determination function σ i (t) is defined by the following equation obtained by modifying the conventional equation (1). σ i (t) = γX v (t) −X wi (t) −γ 0 (t) (8) where γ 0 ≧ 0 and i is a subscript indicating the wheel number. For example, when the drive wheels 5a and 5b are two front wheels, the wheel speed of the right front wheel is X w1 (t), and the wheel speed of the left front wheel is X w2 (t). γ is a predetermined value and is determined from the target value λ 0 of the slip ratio between the road surface and the tire by the following equation. γ = 1 / (1−λ 0 ) (when X v > X wi ) (9-1) γ = λ 0 −1 (when X v <X wi ) (9-2) where λ 0 is For example, the depression angle θ of the accelerator pedal
It is a numerical value set according to (t). The measured value λ i of the slip ratio between the road surface and the tire is defined by the following equation. λ i = (when X v <X w) (X wi (t) -X v (t)) / X wi (t) (10-1) λ i = (X wi (t) -X v (t )) / X v (t) (when X v > X w ) (10-2) Here, when γ 0 = 0, σ i is obtained from the definition equation (8).
(T) = 0 means that the slip ratio λ i matches the target slip ratio λ 0 . σ i (t)> 0 means that the slip ratio is smaller than the target value, and σ i (t) <0 means that the slip ratio is larger than the target value.

【0021】次に、判定関数σi(t)を時間積分した
積分項を含む切換関数Si(t)を次式で算出する。
Next, a switching function S i (t) including an integral term obtained by time-integrating the judgment function σ i (t) is calculated by the following equation.

【0022】[0022]

【数3】 ただし、tは現在の時刻、KIはあらかじめ定めた正の
定数である。この式(11)から、各駆動輪5a,5b
の制駆動トルク目標値Ucmdi(t)はあらかじめ定めた
ゲインKu>0を用いて次式で決定する。 Ucmdi(t)=−Kui(t) (12) 式(11)はPI型の制御であるが、これをPID型の
制御とするには式(11)に代えて、
(Equation 3) However, t is the current time, K I is a positive constant predetermined. From this equation (11), the driving wheels 5a, 5b
The braking and driving torque target value U cmdi (t) is determined by the following equation using a gain K u> 0 a predetermined. U cmdi (t) = − K u S i (t) (12) Equation (11) is a PI-type control. To make this a PID-type control, instead of equation (11),

【0023】[0023]

【数4】 とすればよい。ここでσi’はσiの擬似的な微分値で、
例えばσiをハイパスフィルタで処理して得られる。Kp
は設計者が決定するゲインである。
(Equation 4) And it is sufficient. Where σ i ′ is a pseudo differential value of σ i ,
For example, σ i is obtained by processing with a high-pass filter. K p
Is a gain determined by the designer.

【0024】また、特開平9−88655号公報に開示
されているqi(t)とSi(t)の関係式(5−1)〜
(5−3)を次のように修正する。この関係をグラフに
示したのが図4である。 qi(t)=qi + (Si(t)>δ) (14−1) qi(t)=f(Si) (−δ≦Si(t)≦δ) (14−2) qi(t)=qi - (Si(t)<−δ) (14−3) ただしSiの導出は式(11)、(13)と同様とす
る。次に制駆動トルク目標値は、 Ucmdi(t)=Kuqi(t) (15) で与えられる。式(14−1)〜(14−3)では−δ
≦Si≦δ以外のとき、UcmdiはSiの符号に応じた定数
となり、qi -やqi +の絶対値を十分大きくしておくと式
(12)の場合より目標スリップ率への収束が速くな
る。式(11)あるいは式(13)の積分器の働きによ
り、式(12),(15)の目標制駆動トルクを与える
とσiはゼロに近づく。もしγ0が0であれば、γが0に
近づいた結果、実際のスリップ率は目標スリップ率に近
づく。しかし、σi=0となっても、γ0が恒等的に0で
ないと、γ0の大きさに応じてスリップ率は目標値から
ずれることになる。
Further, the relational expressions (5-1) to q i (t) and S i (t) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-88655 are disclosed.
(5-3) is modified as follows. FIG. 4 shows this relationship in a graph. q i (t) = q i + (S i (t)> δ) (14-1) q i (t) = f (S i ) (−δ ≦ S i (t) ≦ δ) (14-2) ) Q i (t) = q i (S i (t) <− δ) (14-3) However, the derivation of S i is the same as in equations (11) and (13). Next, the braking / driving torque target value is given by U cmdi (t) = K u q i (t) (15). In equations (14-1) to (14-3), -δ
When ≦ S i ≦ δ, U cmdi is a constant corresponding to the sign of S i , and if the absolute values of q i and q i + are sufficiently large, the target slip ratio can be reduced from the case of equation (12). Converges faster. When the target braking / driving torque of the equations (12) and (15) is given by the function of the integrator of the equation (11) or (13), σ i approaches zero. If γ 0 is 0, the actual slip ratio approaches the target slip ratio as a result of γ approaching 0. However, even if σ i = 0, if γ 0 is not equal to 0, the slip ratio will deviate from the target value according to the magnitude of γ 0 .

【0025】そこで、式(8)のγ0(t)を次式 γ0(t)=γ0(0)e-Tt (16) ただし、tは時刻、Tは時定数、γ0(0)>0はあらか
じめ設定されたγ0(t)の初期値である。このように
すれば、発進時(t=0)は、 Ucmdi(0)=Kuγ0(0) (17) となるので、図5に示したように、γ0の値を十分小さ
く与えれば、発進時において過度の制駆動トルクが発生
されることなく、しかも時間が経過するにつれγ
0(t)の絶対値が小さくなるので、スリップ率と目標
スリップ率の誤差も少なくなっていく。
Therefore, γ 0 (t) in the equation (8) is replaced by the following equation: γ 0 (t) = γ 0 (0) e− Tt (16) where t is time, T is a time constant, γ 0 (0) )> 0 is a preset initial value of γ 0 (t). In this case, at the time of start (t = 0), U cmdi (0) = K u γ 0 (0) (17), so that the value of γ 0 is made sufficiently small as shown in FIG. If it is given, no excessive braking / driving torque is generated at the time of starting, and as time passes, γ
Since the absolute value of 0 (t) decreases, the error between the slip ratio and the target slip ratio also decreases.

【0026】また、γ0(t)は次式の条件 γ0(t)=γ0(t) (λ(t)はλ1を超えたことがない間) (18−1) γ0(t)=0 (λ(t)はλ1を超えたことがあるとき) (18−2) としても同様の効果が得られる。ただし、λ1は例え
ば、 λ1=Kxλ0 (0<Kx<1) (19) のように、その大きさがλ0を超えないように選ぶ。そ
のようにλ1を選べば、γ0(0)を大きく選んでもスリ
ップ率が目標スリップ率に達する前にγ0(0)の効果
がなくなり、スリップ率は目標値に一致するように制御
される。
Γ 0 (t) is a condition of the following equation γ 0 (t) = γ 0 (t) (where λ (t) has not exceeded λ 1 ) (18-1) γ 0 ( t) = 0 (lambda (t) is the same effect can be obtained even when) (18-2) who have exceeded lambda 1. Here, λ 1 is selected so that its size does not exceed λ 0, for example, λ 1 = K × λ 0 (0 <K x <1) (19). If λ 1 is selected in such a manner, even if γ 0 (0) is selected to be large, the effect of γ 0 (0) disappears before the slip ratio reaches the target slip ratio, and the slip ratio is controlled so as to match the target value. You.

【0027】また、従来例に示したように、制駆動トル
ク目標値がSiの符号に応じた定数を含む場合にあって
も、γ0(0)の値はqi -の値とは別個に設定できるの
で、発進加速時のホイールスピンを考慮せずにqi -を大
きく設定し、坂道などでも精度よくスリップ率を制御す
ることができる。
Further, as shown in the conventional example, even when the braking and driving torque target value comprises a constant depending on the sign of S i, gamma 0 value of (0) q i - values The Since it can be set separately, q i - can be set large without considering the wheel spin at the time of starting acceleration, and the slip ratio can be accurately controlled even on a slope or the like.

【0028】次にコントロールユニット3による上記の
計算と制御を、図2及び図3を用いて説明する。コント
ロールユニット3は、図3に示した一連のフローを所定
のサンプル周期毎に繰り返す。まずステップS1におい
て、コントロールユニット3は車輪速センサ7から左右
の駆動輪5a,5bの車輪速を検出する。例えば前輪駆
動車であれば、右前輪と左前輪の回転速度を検出する。
ステップS2ではその平均値(Xw)を求める。この平
均値(Xw)の代わりに右駆動輪と左駆動輪の回転速度
の大きい方をXwとしてもよい。回転速度の大きい方を
wとすると左右の駆動輪のうち滑りが大きい方を基準
にスリップ率を制御することになる。次にステップS3
において、コントロールユニット3は車速センサ8から
非駆動輪10a,10bの回転速度を検出し、これを車
体速度Xvとする。ステップS4においては、アクセル
ペダル6の踏込角θ(t)を読み込む。アクセルペダル
踏込角センサ9は、アクセルペダル6の軸に取り付けら
れたポテンショメータであり、コントロールユニット3
はアクセルペダル踏込角センサ9からアクセルペダル踏
込角θを検出する。ステップS5では目標スリップ率設
定手段20を用いて前記検出結果から目標スリップ率を
設定する。この設定手段は、アクセルペダル踏込角θか
ら次のように目標スリップ率λ0を設定する。 λ0=(θ−θmin)/(θmax−θmin) (20) ここで、θminはアクセルペダル踏込角θの最小値、θ
maxはアクセルペダル踏込角θの最大値である。すなわ
ちθ=θminのときλ0=0、θ=θmaxのときλ0=1で
あり、θminからθmaxの間でλ0は線形的な特性に補完
される。この目標スリップ率を基に、ステップS6にお
いてスリップ率判定関数計算を行なう。この計算を行な
うスリップ率判定関数演算部21は、式(8)のスリッ
プ率判定関数値を算出する。ここでγ0(t)は式(1
6)または式(18)を用いて計算される。
Next, the above calculation and control by the control unit 3 will be described with reference to FIGS. The control unit 3 repeats the series of flows shown in FIG. 3 at a predetermined sampling period. First, in step S1, the control unit 3 detects the wheel speed of the left and right driving wheels 5a, 5b from the wheel speed sensor 7. For example, in the case of a front wheel drive vehicle, the rotational speeds of the right front wheel and the left front wheel are detected.
In step S2, the average value ( Xw ) is obtained. Instead of this average value (X w ), the larger of the rotation speeds of the right driving wheel and the left driving wheel may be set as X w . Towards the rotational speed greater will control the slip ratio relative to the larger sliding of the left and right drive wheels and the X w. Next, step S3
, The control unit 3 detects the rotational speeds of the non-driven wheels 10a and 10b from the vehicle speed sensor 8 and sets the detected rotational speed as the vehicle speed Xv . In step S4, the depression angle θ (t) of the accelerator pedal 6 is read. The accelerator pedal depression angle sensor 9 is a potentiometer attached to the axis of the accelerator pedal 6 and controls the control unit 3.
Detects the accelerator pedal depression angle θ from the accelerator pedal depression angle sensor 9. In step S5, the target slip ratio is set from the detection result using the target slip ratio setting means 20. This setting means sets the target slip ratio λ 0 from the accelerator pedal depression angle θ as follows. λ 0 = (θ−θ min ) / (θ max −θ min ) (20) where θ min is the minimum value of the accelerator pedal depression angle θ, θ
max is the maximum value of the accelerator pedal depression angle θ. That is, λ 0 = 0 when θ = θ min , λ 0 = 1 when θ = θ max , and λ 0 is complemented by a linear characteristic between θ min and θ max . Based on the target slip ratio, a slip ratio determination function calculation is performed in step S6. The slip ratio determination function calculator 21 that performs this calculation calculates the slip ratio determination function value of Expression (8). Here, γ 0 (t) is calculated by the equation (1)
6) or calculated using equation (18).

【0029】次にトルク目標値設定手段22では、式
(11)あるいは式(13),および式(12)に基づ
いてトルク目標値Ucmdiを計算する。または、式(1
1)あるいは(13)と式(14−1)〜(14−
3),式(15)に基づいてトルク目標値Ucmdiを計算
する。
Next, the torque target value setting means 22 calculates the torque target value U cmdi based on the equation (11) or (13) and the equation (12). Or the formula (1
1) or (13) and equations (14-1) to (14-
3) Calculate the torque target value U cmdi based on equation (15).

【0030】制駆動トルク調整手段23は、目標値分配
手段23aとブレーキトルク調整手段23bとエンジン
トルク調整手段23cとから構成される。目標値分配手
段23aは制駆動トルク目標値Ucmdiを入力し、次のよ
うにブレーキトルク目標値τBまたはエンジントルク目
標値τEを設定し、それぞれブレーキトルク調整手段2
3bとエンジントルク調整手段23cに出力する。ここ
でτB,τEは次のように設定される。 τB=Ucmdi (Ucmdi≦U0) (21−1) τB=0 (Ucmdi>U0) (21−2) τE=Ucmdi (Ucmdi>U0) (22−1) τE=0 (Ucmdi≦U0) (22−2) ここでU0<0は所定の定数で、エンジンブレーキで発
生し得る減速度に応じて決定される。すなわち、Ucmdi
が加速あるいは緩い減速トルクであればUcmdiはエンジ
ンにより発生し、Ucmdiが一定以上の減速トルクであれ
ばブレーキにより発生する。ブレーキトルク調整手段2
3bはτBに応じてブレーキ圧を調整する。また同時に
エンジントルク調整手段23cはτEに応じてスロット
ル空気弁を調整する。以上の操作を一定周期に基づいて
効率的に行なうことで安定な走行が可能となる。
The braking / driving torque adjusting means 23 comprises a target value distributing means 23a, a brake torque adjusting means 23b, and an engine torque adjusting means 23c. The target value distributing means 23a receives the braking / driving torque target value U cmdi and sets the brake torque target value τ B or the engine torque target value τ E as follows.
3b and output to the engine torque adjusting means 23c. Here, τ B and τ E are set as follows. τ B = U cmdi (U cmdi ≦ U 0 ) (21-1) τ B = 0 (U cmdi > U 0 ) (21-2) τ E = U cmdi (U cmdi > U 0 ) (22-1) τ E = 0 (U cmdi ≦ U 0 ) (22-2) Here, U 0 <0 is a predetermined constant, and is determined according to a deceleration that can be generated by engine braking. That is, U cmdi
If is acceleration or moderate deceleration torque, U cmdi is generated by the engine, and if U cmdi is a deceleration torque equal to or greater than a certain value, U cmdi is generated by the brake. Brake torque adjusting means 2
3b adjusts the brake pressure according to τ B. At the same time, the engine torque adjusting means 23c adjusts the throttle air valve according to τ E. Performing the above operation efficiently based on a fixed cycle enables stable traveling.

【0031】このように、従来の式(1)のスリップ率
判定関数においては、路面状況に対応じた発進加速時の
トルクを調整することが困難であったが、本発明に係る
式(8)のスリップ率判定関数を用いることで、実際の
路面状況に近いかたちで制御することができ、加速力の
低下やエネルギーの無駄な消費が抑えられ滑らかな走行
が可能となる。
As described above, in the conventional slip ratio determination function of the equation (1), it is difficult to adjust the torque at the time of starting acceleration corresponding to the road surface condition. By using the slip ratio determination function of (1), control can be performed in a manner close to the actual road surface condition, and reduction in acceleration force and wasteful consumption of energy can be suppressed, and smooth running can be performed.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る自動
車のスリップ率制御装置によれば、上述のスリップ率判
定関数に基づいて制御したので、発進加速時にホイール
スピンが起きにくく、しかも坂道などの重力加速度等の
外乱がある状態でも正確にスリップ率を制御することが
できる。
As described above, according to the vehicle slip rate control apparatus of the present invention, since the control is performed based on the above-described slip rate determination function, wheel spin is unlikely to occur at the time of starting acceleration, and furthermore, such as on a hill. It is possible to accurately control the slip ratio even when there is disturbance such as gravitational acceleration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る自動車のスリップ率制御装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle slip ratio control device according to the present invention.

【図2】本発明に係る自動車のスリップ率制御装置のブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a vehicle slip ratio control device according to the present invention.

【図3】本発明に係る自動車のスリップ率制御装置のフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a vehicle slip ratio control device according to the present invention.

【図4】本発明に係る自動車のスリップ率制御装置の制
御関数q(t)の特性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing characteristics of a control function q (t) of the vehicle slip ratio control device according to the present invention.

【図5】本発明に係る自動車のスリップ率制御装置によ
る効果を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the effect of the vehicle slip ratio control device according to the present invention.

【図6】従来例の制御関数q(t)の特性を示すグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing characteristics of a control function q (t) of a conventional example.

【図7】従来例による効果を示したグラフである。FIG. 7 is a graph showing the effect of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 吸気スロットル 3 コントロールユニット 5a,5b 駆動輪 6 アクセルペダル 7 車輪速センサ 8 車速センサ 9 アクセルペダル踏込角センサ 10a,10b 非駆動輪 23b ブレーキトルク調整手段 23c エンジントルク調整手段 Reference Signs List 1 engine 2 intake throttle 3 control unit 5a, 5b drive wheel 6 accelerator pedal 7 wheel speed sensor 8 vehicle speed sensor 9 accelerator pedal depression angle sensor 10a, 10b non-drive wheel 23b brake torque adjustment means 23c engine torque adjustment means

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車体速度の検出手段と、駆動輪速度の検
出手段と、アクセルペダル踏込角の検出手段と、アクセ
ルペダル踏込角の検出値に応じて駆動輪の目標スリップ
率を設定する目標スリップ率設定手段と、車体速度の検
出手段で得た検出値及び駆動輪速度の検出手段で得た検
出値と目標スリップ率設定手段で設定された設定値を入
カとして、スリップ率判定関数を算出する手段と、これ
より現時点での駆動輪のスリップ状態を判定するスリッ
プ率判定関数演算部と、スリップ率判定関数演算部が算
出するスリップ率判定関数値を入力しスリップ率判定関
数値に応じて駆動輪の制駆動トルク目標値を設定するト
ルク目標値設定手段と、駆動輪の制動または駆動トルク
をトルク目標値設定手段の設定する制駆動トルク目標値
に応じて調節する制駆動トルク調節手段とを有する自動
車のスリップ率制御装置において、 前記スリップ率判定関数σ(t)が次式(A)で定義さ
れるような、目標スリップ率λ0に応じて決まる定数γ
に車体速度Xv(t)を掛けた値と、駆動輪速度X
w(t)と、制御開始時点から非増加な変数γ0(t)と
の線形結合であることを特徴とする自動車のスリップ率
制御装置。 式(A):σ(t)=γXv(t)−Xw(t)−γ0(t) ただし、γ0≧0 γ=1/(1−λ0) (Xv>Xwの時) γ=λ0−1 (Xv<Xwの時) σ(t):スリップ率判定関数, Xv(t):車体速度, Xw(t):駆動輪速度, λ0:目標スリップ率, λ:スリップ率
1. A target slip for setting a target slip ratio of a drive wheel according to a detected value of an accelerator pedal depression angle, a vehicle body speed detection unit, a drive wheel speed detection unit, an accelerator pedal depression angle detection unit. A slip ratio determination function is calculated by using the detection value obtained by the vehicle speed detection unit, the detection value obtained by the drive wheel speed detection unit, and the set value set by the target slip ratio setting unit. Means, a slip ratio determination function calculator for determining the slip state of the drive wheel at the present time, and a slip ratio determination function value calculated by the slip ratio determination function calculator. A torque target value setting means for setting a braking / driving torque target value for the driving wheel; A slip rate control device for a vehicle having driving torque adjusting means, wherein the slip rate determination function σ (t) is defined by a target slip rate λ 0 as defined by the following equation (A).
Multiplied by the vehicle speed X v (t) and the drive wheel speed X
A slip ratio control apparatus for a vehicle, wherein w (t) is a linear combination of a variable γ 0 (t) that does not increase from the control start time. Formula (A): σ (t) = γX v (t) -X w (t) -γ 0 (t) , however, γ 0 ≧ 0 γ = 1 / (1-λ 0) ( of X v> X w H) γ = λ 0 -1 (when X v <X w ) σ (t): slip ratio determination function, X v (t): body speed, X w (t): drive wheel speed, λ 0 : target Slip ratio, λ: Slip ratio
【請求項2】 前記スリップ率判定関数σ(t)は、所
定の時定数により指数関数的に減衰する次式(B)の変
数γ0(t)を用いて演算することを特徴とする請求項
1記載の自動車のスリップ率制御装置。 式(B): γ0(t)=γ0(0)e-Tt ただし、T:時定数, t:時刻, γ0(0):あらかじめ設定されたγ0(t)の初期値
2. The method according to claim 1, wherein the slip ratio determination function σ (t) is calculated using a variable γ 0 (t) of the following equation (B) that exponentially decays according to a predetermined time constant. Item 2. The vehicle slip ratio control device according to Item 1. Equation (B): γ 0 (t) = γ 0 (0) e- Tt where T: time constant, t: time, γ 0 (0): preset initial value of γ 0 (t)
【請求項3】 前記制御開始時点から非増加な変数γ0
(t)は、スリップ率が目標スリップ率より小さい所定
値を越えるまで一定で、スリップ率の絶対値がその所定
値を少なくとも1回越えた後はゼロであることを特徴と
する請求項1記載の自動車のスリップ率制御装置。
3. A variable γ 0 that does not increase from the control start time.
2. The method according to claim 1, wherein (t) is constant until the slip ratio exceeds a predetermined value smaller than the target slip ratio, and is zero after the absolute value of the slip ratio exceeds the predetermined value at least once. Car slip rate control device.
【請求項4】 前記トルク目標値設定手段は、伝達関数
行列で表される線形補償器であることを特徴とする請求
項1記載の自動車のスリップ率制御装置。
4. The vehicle slip ratio control device according to claim 1, wherein said torque target value setting means is a linear compensator represented by a transfer function matrix.
【請求項5】 前記伝達関数行列は、比例・積分各動作
の組み合わせによるPI補償器あるいは比例・積分・微
分各動作の組み合わせによるPID補償器を構成要素と
することを特徴とする請求項4記載の自動車のスリップ
率制御装置。
5. The transfer function matrix according to claim 4, wherein a PI compensator based on a combination of proportional / integral operations or a PID compensator based on a combination of proportional / integral / derivative operations is a component. Car slip rate control device.
【請求項6】 前記トルク目標値設定手段は、スリップ
率判定関数値を入力とする伝達関数行列の出力の符号に
応じたトルク目標値を設定することを特徴とする請求項
4記載の自動車のスリップ率制御装置。
6. The vehicle according to claim 4, wherein said torque target value setting means sets a torque target value according to a sign of an output of a transfer function matrix to which a slip rate determination function value is input. Slip rate control device.
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