JPS6172849A - 車輪スリツプ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両の発進時および加速時に生じる車輪スリ
ップを検出する車輪スリップ検出装置に関する。

［従来の技術］ 車両の発進時および加速時に駆動輪がスリップを生じる
と、タイヤと路面との横抗力さえも減少して操縦性を失
い危険であるばかりでなく、タイヤの寿命を短くし、燃
費が悪化する等多数の不具合を招来する。

そこで車両の運転者は、アクセルおよびクラッチの操作
に細心の注意を払う必要があるのであるが、その煩わし
さを取り除き車両の操作性をより向上させるために車輪
のスリップ状態を自動的に検出する車輪スリップ検出装
置が提案されるに至った。

従来のこの車輪スリップ検出装置とは、車両の駆動輪が
遊動輪よりも速く回転しているとスリップしているもの
と判定するもの、あるいは、路面の摩擦係数μにより車
両が出し得る最大加速度を１Ｗ定し、該推定値よりも実
際の駆動輪加速度が大きいときにスリップをしているも
のと判定するものを要旨とする。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のごとき従来の車輪スリップ検出装置
も以下のごとき問題点を有しており未だに充分なもので
はなかった。

まず、従来の車輪スリップ検出装置の一つの方法である
駆動輪と遊動輪との速度差を検出するものは、その速度
差を検出するためには、実際にスリップ現象が発生する
ことが必要で、スリップ発生後にのみ検出が可能となり
、検出速度が問題である。

第２の方法としての路面の摩擦係数μにより車両の加速
度を推定するものは上記した問題点を解決するための一
手段として提案されたものである。

しかし、路面の摩擦係数μを走行中の車両が常に検出す
るには技術的に囲動が伴うため、ある値で代表される路
面の摩擦係数μを予め設定し、該値から算出された加速
度と駆動輪加速度とを比較する方法が一般である。この
場合、路面の摩擦係数μの設定により車両の性能は大き
く左右されるこｊ・　　　　　とになり、例えば路面の
摩擦係数μを低く設定したとすると車両の加速が通常状
態で実行される場合にもスリップを検出し、逆に高く設
定すると実際スリップが発生しても検出ができない可能
性もありえる等技術的具現化には困難性を伴うのであっ
た。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、車輪スリップを事前に、より正確に検出することがで
きるとともに、構造が簡単で安価に製造できる優れた車
輪スリップ検出装置を提供することをその目的としてい
る。

この目的達成のための本発明の構成は、第１図の基本的
構成図に示すごとく、 車両の駆動輪が非スリップ状態で出し得る車体加速度を
該車両の運転状態より演算する車体加速度演算手段■と
、 前記車両の車体加速度を検出する車体加速度検出手段■
と、 前記車体加速度演算手段■の演算結果が、前記車体加速
度検出手段■の検出結果より所定値以上大であるときス
リップ状態であると判定するスリップ判定手段■と を備えたことを特徴どする車輪スリップ検出装置をその
要旨としている。

［作用］ 本発明の車体加速度演算手段とは、車両の駆動力源から
の動力を伝達される駆動輪が、スリップをしない状態で
発生し得る車体加速度をその車両の運転状態から演算す
るものである。

車両は、駆動輪から発生する駆動力ＦＶが、車両の走行
に対して負荷となる走行抵抗ＦＲに抗して加速度を発生
するものであり、このとき車両の走行し得る加速度αＢ
は次式で与えられる。

αＢ−［（ＦＶ−ＦＲ）／Ｗ］　・０ ここで、Ｗは車両の全重量（回転部分相当重量を含む）
を、ｇは重力加速度を表わしている。上式において、駆
動力ＦＶは車両搭載の駆動力源、駆動力伝達機構の性能
や作動状況に応じて算出可能であり、また走行抵抗ＦＲ
も車両の全重量、空気抵抗係数等から概算できるもので
、その運転状態により通常走行性能線図として表わされ
る。第２図、第３図に簡略な走行性能線図を示す。

第２図はスロットル開度が５０％時のエンジンの駆動力
を示しており、「■１はシフト位置が１速、ＦＶ２は２
速、ＦＶ９は３速時の駆動力を示している。従って、ク
ラッチ等の駆動力伝達機構がこの駆動力ＦＶ１ないしＦ
Ｖａを１００％駆動輪に伝達しているならば駆動輪から
発生する駆動力ＦＶはＦｖｌないしＦＶａと等しくなり
、駆動力伝達機構がβ％を伝達するときには ＦＶ＝ＦＶｉ　Ｘ　（β／１００） （ｉ＝１．２．３） となるのである。

これらの関係を利用して駆動力源の性能及び作動状況、
例えばシフト位置、スロットル開度、回転数等から駆動
力ＦＶや走行抵抗「Ｒを算出し得るのである。両式より
分るように、加速度αＢは第２図の駆動力ＦＶと走行抵
抗ＦＲとの差（図中に１速時の駆動力Ｆ■１と走行抵抗
ＦＲとの差を矢印で示す。）に比例して生じており、こ
の加速度αＢが車両に生じ得るほぼ最大の加速度を表わ
している。

そこで、車体加速度演算手段は、現時点での駆動力ＦＶ
と走行抵抗ＦＲとをスロットル開度、回転数およびシフ
ト位置等の検出結果等から演算して両式より車両の加速
度αＢを算出する。即ち、車体の加速度αＢとは駆動輪
からの駆動力ＦＶが有効に作用したときに発生する最大
限度の車体加速度値を示しているのである。

また、駆動輪がスリップを生じ易いのは、駆動力ＦＶが
最も大きい状態、即ちシフトが１速である発進時である
。従って車体加速度演算手段は前述のごとく駆動力「Ｖ
の算出の情報として必ずしもシフト位置を必要とせず、
常に１速を想定するように構成してもよい。

同様に、シフト位置を１速であると想定して、そのとき
のスロットル開度および駆動力伝達の割合を検出すれば
かなりの精度で回転数を推定することかでき、逆に回転
数および駆動力伝達の割合を知ればスロットル開度を推
定することが可能である。これらの関係を利用すること
で車体加速度演算手段は、単にスロットル開疫又は回転
数と駆動力伝達の割合の検出結果より演算を実行する構
成であっても充分である。このように演算に用いる変数
を想定すれば、車体加速度演算手段の構成部材としての
一部の検出部を省略することができ、装置の小型化、低
コスト化が達成できる。

なお、車両の出し得る最大の車体加速度αＢｍは、次式
で与えられる。

αＢｍ＝（ｃ＋・μ・ＷＲ）　／Ｗ ここで、μはタイＶと路面の摩擦係数、ＷＲは駆動輪の
分担荷重である。このα３ｍを適当なμを設定して予め
求めておき、前３Δｉした計算式で求めた加速度αＢが
その最大値αＢｍを越えることのないように、いわゆる
ガード％　ｐＨを施ぜば、一層本発明装冒の信頼性が向
上することになる。

次に、車体加速度検出手段とは、実際に車体が走行して
いる加速度を検出するもので、加速度センサを用いて直
接加速度を検出するもの、あるいは車両遊動輪の回転速
度を用いて算出するもののいずれでもにい。

上記した、車体加速度演算手段と車体加速度値出手段と
の検出結果を受は駆動輪がスリップをしているか否かを
判定するものがスリップ判定手段である。

このスリップ判定手段は、理論的に現在の車両の駆動装
置が出し得る最大の車体加速度を車体加速度演算手段か
ら情報として受（プとり、一方の車体加速度検出手段か
らは現在の車体加速度を受けとる。そして、この２つの
受けとる情報の大小関係を比較し、車体加速度演算手段
の情報である理論上の車体加速度が車体加速度検出手段
からの実際値よりも所定値以上大であるときに駆動輪が
スリップを生じている、あるいはスリップし易い状態で
ある、いわゆるスリップ状態にあると判定するのである
。

前述のように、車体加速度の理論値は、現在の機関の作
動状態等から駆動輪がスリップをしない状態で車体を駆
動することができる加速度を表わしている。従って、駆
動輪がスリップしないで車両が走行しているとすれば、
当然にその加速度は理論加速度とほぼ等しくなるのであ
る。一方、駆動輪がスリップを生じてしまったどき、こ
のどきには駆動輪と路面との間はすべっており、駆動輪
は空回りするためにその持つ駆動力の全てを車体の推進
力とすることができない。従って、理論的には出るはず
の車体加速度が実際に【７１出ず、現実の車体加速度は
理論値を大きく下回ることになるのである。

そこで、スリップを事前に検出したいときには実際の車
体加速度が理論値より僅かに低い値どなった時にスリッ
プし易い状態であると判定し、実際の車体加速度がある
値以上理論値より小であるときにはスリップを生じてい
ると判定するようにしてもよい。

以下、本発明をより具体的に説明するため実施例を挙げ
て詳述する。

［実施例］ まず第４図は本発明の車両スリップ検出装置が搭載され
るガソリンエンジン及びその周辺装置を表わす説明図で
ある。

１はガソリンエンジン本体、２はピストン、３は点火プ
ラグ、４は排気マニホールド、５は排気マニホールド４
に備えられ、排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素セ
ンサ、６はガソリンエンジン本体１の吸入空気中に燃料
を噴射する燃料噴射弁、７は吸気マニホールド、８はガ
ソリンエンジン本体１に送られる吸入空気の温度を検出
する吸気温センサ、９はガソリンエンジン冷却水の水温
を検出する水温センサ、１０はガソリンエンジン１の吸
入空気量を調節するスロットルバルブ、１１はスロット
ルバルブ１０の開度を検出するスロットルセンサ、１４
は吸入空気量を測定するエア７０メータ、１５は吸入空
気の脈動を吸収するサージタンクをそれぞれ表わしてい
る。

そして１６は点火に必要な高電圧を出力するイグナイタ
、１７は図示していないクランク軸に連動し上記イグナ
イタ１６で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ３に分
配供給するディストリビュータ、１８はディストリビュ
ータ１７内に取り付けられ、ディストリビュータ１７の
１回転、即ちクランク軸２回転に２４発のパルス信号を
出力する回転角センサ、１９はディストリビュータ１７
の１回転に１発のパルス信号を出力する気筒判別センサ
、２０ば電子制御回路、２１はキースイッチを表わして
いる。２２はトルクコンバータ部、補助変速機部および
油圧機構とからなる電子式自動変速制ｔｌｌ’ｌ’！ｉ
置であり、電子制御回路２０の各種センサ（スロットル
間度センザ１１等）出力に基づく変速ポジションの決定
に従って、シフト位置の自動切換やトルクコンバータの
作動量の変更を実行する。また２６は圧電素子からなる
車体加速度センサを表わしており、車体に埋設され、車
体の前後方向、即ち車両の加減速の加速度を検出する。

次に第５図は電子制御回路２０とその関連部分とのブロ
ック図を表わしている。

３０は各センサより出力されるデータを制御プログラム
に従って入力及び演算すると共に、各種装置を作動制御
等するだめの処理を行なうセントラルプロセシングユニ
ツ１〜（以下単にＣＰＵと呼ぶ〉、３１は制御プログラ
ム及び初期データが格＝　　１２　　− 納されるリードオンリメモリ（以下単にＲＯＭと呼ぶ）
、３２は電子制御回路２０に入力されるデータや演算制
御に必要なデータが一時的に読み書きされるランダムア
クセスメモリ（以下単にＲＡＭと呼ぶ）、３３はキース
イッチ２１がオフされても以後の内燃機関作動に必要な
データを保持するよう、バッテリによってバックアップ
された不揮発性メモリとしてのバックアップランダムア
クセスメモリ（以下単にバックアップＲＡＭと呼ぶ）、
３４〜３７は各センサの出力信号のバッファ、３８は各
センサの出力信号をＣＰＵ３０に選択的に出力するマル
チプレクサ、３９はアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、４０はバッファを介しであるいはバ
ッファ、マルチプレクサ３８及びＡ／Ｄ変換器３９を介
して各センサ信号をＣＰＵ３０に送ると共にＣＰＵ３０
からのマルチプレクサ３８、Ａ／Ｄ変換器３９のコント
ロール信号を出力する入出力ポートを表わしている。

そして４１は酸素センサ５の出力信号をコンパレータ４
２へ送るバッファ、４３は回転角センサ１８及び気筒判
別センサ１９の出力信号の波形を整形する整形回路を表
わしている。スロットル開度センサ１１の出力、および
キースイッチ２１の操作信号は直接に、あるいはバッフ
ァ４１等を介して入力出力ポート４６によりＣＰＵ３０
に送られる。

更に、４７．４８および４９は出力ポート５０゜５１お
よび５２を介してＣＰＵ３０からの信号によって燃料噴
射弁６、イグナイタ１６およびトランスミッション２２
の油圧回路等を駆動する駆動回路をそれぞれ表わしてい
る。また５３は信号やデータの通路となるパスライン、
５４はＣＰＵ３０を始めＲＯＭ３１　、ＲＡＭ３２等へ
所定の間隔で制御タイミングとなるクロック信号を送る
クロック回路を表わしている。

次に本実施例の制御プログラムについて説明する。

第６図はスリップ判定ルーチンのフローチャートである
。この図示するプログラムがＲＯＭ３１内に格納されて
おり、ＣＰＵ３０は所定時間毎に本ルーチンの処理を繰
り返して実行することで、駆動輪にスリップが発生して
いるか否かを常に監視することができるのである。

本ルーチンの処理へとＣＰＵ３０の実行が移ると、まず
ステップ１００が処理され、以後の本ルーチンの処理に
使用される各種変数をクリヤする等のいわゆる初期設定
が行われ次のステップ１１０へ進む。

ステップ１１０では、車両の駆動力ＦＶ算出のための機
関の作動状況として回転角センサ１８からの機関回転数
ＮＥおよびスロットル開度センサ１１からのスロットル
開度θが電子制御装置２０内に入力され、次のステップ
１２０に供される。

ステップ１２０ではシフト位置が１速状態であると仮定
したとき、前ステップ１１０で入力した機関の作動状態
でガソリンエンジン１の出し得る駆動力ＦＶ１の検索が
なされる。スロットル開度θ、エンジン回転数ＮＥ及び
シフト位置Ｓが特定されると、前述した第２図、第３図
の走行性能線図に示したように駆動力ＦＶｉ　　（ｉ　
＝１．２．３）を求めることができる。そこで本ステッ
プではまずその３つの変数のうちシフ１〜位置Ｓを１速
であると仮定して、残りの２つの変数であるスロットル
開度θとエンジン回転数ＮＥとの２次元マツプから１速
状態での駆動力Ｆ■１を検索し、複雑なマツプの記憶が
不用とし、電子制御装＠２ｏの記憶領域の有効利用、高
速演算処理を実現するのである。

続くステップ１３０では、前ステップ１２０で仮定した
シフト位置が実際どのような状態であるかおよび、トラ
ンスミッション２２のトルクコンバータによりその駆動
力の何％が駆動輪に伝えられているかを検出して、変数
Ｓおよびβに記憶する。

前述のように、本実施例は電子式自動変速１ｌｌｌ　Ｉ
ｌｌ装置を搭載した車両である。従ってＣＰＵ３０は、
図示しない他のルーチンの１つとして、現在の車両の作
動状況、例えばスロットル開度、エンジン回転数等から
最適のシフト位置および駆動力伝達の割合を演算し、ト
ランスミッション２２を駆動している。そこで、このル
ーチンの演算結果としてのシフト位置および駆動力伝達
の割合が格納されるＲＡＭ３２の番地を知れば、該番地
の格納情報を本ルーチンでも共有することで簡単に変数
Ｓおよびβの値を決定できるのである。

このようにして検出されたシフト位置Ｓおよび伝達の割
合βとステップ１２０で検索された駆動力ＦＶ１とから
、現実の駆動力ＦＶの算出がステップ１４０で行われる
。

ステップ１５０は、前述した車両加速度αＢの算出式を
用いた車体加速度αＢの算出を行う演算処理ステップで
ある。以上の処理を通じて車体加速度の理論値αＢが算
出されるのである。

ステップ１６０は現実に車体に生じている加速度αの検
出を車体加速度センサ２６より行う。

続くステップ１７０では以上のようにして求められた車
体の理論加速度の最大値αＢと現実の加速度αとの大小
比較が行われ、αＢ≦αであればステップ１８０がαＢ
〉αであればステップ１９−　１７　　＝ ０が実行きれ。即ち、本実施例では理論の加速度αＢと
現実の加速度αとの比較に用いる所定値以上大であるか
否かの所定値が「０」の場合であり、駆動輪がスリップ
をしやすい状態まで加速され、理論の車体加速度αＢが
実測値αと同一か又は上回った状態を検出しているので
ある。

そして、スリップしやすい状態ではないと判定されると
ステップ１８０が実行され、該判定結果を記憶するため
の７ラグＦをｒＯＪにリセットして本ルーチンの処理を
終了する。

一方、スリップしやすい状態であると判定されたときに
実行されるステップ１９０では上記フラグ「を「１」に
セットして、本ルーチンの処理を終了する。

以上説明したスリップ判定ルーチンにおいて、ステップ
１１０からステップ１５０までの処理により、駆動輪が
非スリップ状態で出し得る車体加速度の理論αＢを演算
するものが車体加速度演算手段に、ステップ１６０の処
理により実際の車体加速度αを検出するものが車体加速
度演算手段に、ステップ１７０からステップ１９０まで
の処理により車両駆動輪のスリップ状態を判定するもの
がスリップ判定手段にそれぞれ対応するものである。

このように構成される本実施例の車輪スリップ検出装置
は、次のような効果を奏する。

まず、駆動輪の理論加速度と現実の加速度との比較をし
てスリップ状態を判定するため、実際にスリップが発生
したことを検出するものに比べ早期検出が可能となる。

また、駆動輪加速度の上限値を一定値として与え、該−
室上限値と現実の駆動輪加速度とを比べてスリップ状態
を検出するものに比較して、本実施例の車輪スリップ検
出装置はエンジンの出力に応じて車体加速度の比較値〈
理論車体加速度）を可変とするためより正確で精密なス
リップ検出ができるのである。

以上のごとく優れた本実施例の車輪スリップ検出装置を
用いることによって、正確かつ精密で迅速なスリップ検
出が可能となるため、この判定結果〈フラグＦのセット
又はリセット状態）を利用ずれば、車輪スリップに起因
する事故の防止あるいは車両の駆動力を最大限に利用し
て最大加速を得る等の各種の制御に有効である。

以下に、上記実施例の一つの応用例としてスリップ状態
の判定結果を利用して、エンジン出力を制御し、車両に
最大の加速度を与えることのできる優れたガソリンエン
ジンの出力制御装置について説明する。

第７図は、第４図で示した前記実施例の車輪スリップ検
出装置を搭載したガソリンエンジンに改造を加え、新た
にスロットルバルブ１０とサージタンク１５との間に第
２のスロットルバルブＴを配設し、かつこの第２のスロ
ットルバルブＴを電子制御回路２０の信号に応じて開閉
操作するモータＭを増設したものである。

即ち、運転者の意思によるガソリンエンジン１の操作は
従来通りスロットルバルブ１０を作動することで達成で
きるとともに、該運転者の操作が適当でない等の状態を
電子制御回路２０が検出すると、モータＭを駆動して第
２のスロットルバルー　　２０　　＝ ブＴを作動させガソリンエンジン１の適正な制御が達成
できるのである。

なお、上記改造により、電子制御回路２０の制御する出
力ボート及びモータＭの駆動回路が１組追加される。

このような構成を取るガソリンエンジン１のシステムに
おいて、前述同様に第６図に示した制御プログラムによ
り駆動輪の出し得る理論の車体加速度αＢ及び実際の車
体加速度αとを比較してフラグ「のセットあるいはリセ
ットを行う。そして、このフラグＦの内容に基づいて第
８図に示すスリップ制御ルーチンを処理するのである。

まず、所定時間毎の割込みにより本ルーチンの処理にＣ
ＰＵ３０が入るとステップ３００にて予め処理された第
６図に示すスリップ判定ルーチンの処理結果を表わすフ
ラグＦの内容が判断される。

そして、Ｆ−１、即ち駆動輪がスリップを発生している
と判断されるとステップ３１０が実行され、Ｆ＝Ｏと判
断されるとステップ３２０が実行される。ステップ３１
０は、モータＭを駆動して第２のスロワ１へルバルブＴ
を閉じる処理を実行するものでガソリンエンジン１の吸
入空気量を減少させて出力を低下させ、逆にステップ３
２０では第２のスロットルバルブＴを開けてエンジン出
力を増加させるのである。これにより、駆動輪がスリッ
プを生じる稈に駆動輪に対して過剰な出力が与えられて
いた場合には第２のスロワ１〜ルＴが閉じて出力過剰が
防止され、また駆動輪がスリップを生じていない状態で
あれば第２のスロワ１−ルＴを開けてガソリンエンジン
１の吸入空気量の制御は全て運転者の操作するスロット
ルバルブ１０に移すのである。

上記のような第２のスロットルバルブＴを用いｌζスリ
ップ制御を実行するときの車体加速度センサ２６の出力
α、フラグＦのセラ１〜状態、および第２のスロットル
バルブＴの開閉状態を第９図に示す。図より明らかなよ
うに、本実施例のスリップ検出装置を用いて第７図に示
すような第２のスロットルを有するガソリンエンジンシ
ステムを制御すれば、ガソリンエンジン１の有する出力
特性が無駄に使用され、かつ車両の操縦性能を低下させ
る駆動輪のスリップ状態を７ラグＦの内容が正確に表わ
しており、該フラグＦの内容に基づいて第２のスロット
ルバルブＴの開閉を実行するために車両はスリップを生
じることなく最大の加速をすることができ、車両の性能
を充分に発揮させることができる。

［発明の効果］ 以上、実施例および応用例を挙げて詳述したように、本
発明のスリップ検出装置は 車両の駆動輪が非スリップ状態で出し１ｑる車体加速度
を該車両の運転状態より演算する車体加速度演算手段と
、 前記車両の車体加速度を検出する車体加速度検出手段と
、 前記車体加速度演算手段の演算結果が、前記車体加速度
検出手段の検出結果より所定値以上大で１“　　　　あ
るときスリップ状態であると判定するスリップ判定手段
と を備えたことを特徴とするものである。

従って、ル１ス動輪のスリップを事前に、より正確に検
出することができるとともに、従来の車両に備えられる
各種のセンサ等を利用して構成できるため従来の車両に
容易に適用でき、省資源にも運がる優れた車輪スリップ
検出装置となるのである。

また、上記のように優れたスリップ検出が可能であるの
で、車両の内燃殿関を該検出結果を用いて制御すれば、
車両の燃費、エミッションの悪化を招くこともなく簡単
に最大の駆動力を出すための内燃機関出力制御装置を実
現化することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図及び第３図は走
行性能線図、第４図は実施例の構造法略図、第５図はそ
の制御系のブロック図、第６図はその制御プログラム、
第７図は実施例の応用例を示す構造概略図、第８図はそ
の制御プログラム、第９図はそのタイミングチャート説
明図を示す。 ■・・・車体加速度演算手段 ■・・・車体加速度検出手段 ■・・・スリップ判定手段 １・・・ガソリンエンジン １０・・・スロットルバルブ １８・・・回転角センサ ２６・・・車体加速度センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両の駆動輪が非スリップ状態で出し得る車体加速度を
   該車両の運転状態より演算する車体加速度演算手段と、 前記車両の車体加速度を検出する車体加速度検出手段と
   、 前記車体加速度演算手段の演算結果が、前記車体加速度
   検出手段の検出結果より所定値以上大であるときスリッ
   プ状態であると判定するスリップ判定手段と を備えたことを特徴とする車輪スリップ検出装置。