JPS6172851A - 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］ −１＝ 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坑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（回転しで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推定し、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階
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、
車両に少なくとも２つの速度センサを備えることを必須
要件とすることから装置の複雑化、高コスト化をｔｎき
、更にはその速度差を検出覆るために、実際にスリップ
現象が発生した後にのみ検出が可能どなるのである。

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ＩＩＩ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
るには技術的に困難が伴うため、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、路面の摩擦体数千　　　　μの設定により車両の
性能は太き（左右されることになり、例えば路面の摩擦
係数μを低（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と検出し、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、技術的具用化には回動性を伴うものであっ
た。

［問題点を解決するための手段コ 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回転加速度を
該車両の運転状態より演算する駆動輪加速度検出手段■
と、 前記車両の駆動輪の回転加速廓を検出する駆動輪加速度
検出手段■と、 該駆動輪加速度検出手段■の検出結果が、前記駆動輪加
速度検出手段■の演算結束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をその
要旨としている。

［作用］ 本発明の駆動輪加速度検出手段とは、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
で発生し得る回転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Ｆ、Ｖ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
生ずるものであり、このとき車両の走行し得る加速度α
Ｂは次式で与えられる。

αＢ＝　［（ＦＶ−ＦＲ）／Ｗ］　・Ｑここで、Ｗは車
両の全重量（回転部分相当重石を含む）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、駆動力伝達機禍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が、図より明らかなよ
うに駆動力源の性能及び作動状況、例えばシフト位置、
スロラミール聞度、回転数等から駆動力ＦＶや走行抵抗
ＦＲを算出し得るのである。前式より分るように、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ＦＶ１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、駆動輪加速度検出手段は、現時点での駆動力Ｆ
Ｖ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婢して前式より車両の加
速度αＢを算出する。そしで、その値αＢを車両の駆動
輪で生じる加速度αＢ−に換算して目的とする駆動輪加
速度の非スリップ時の最大値を得る。即ち、車両の加速
度αＢとは駆動輪からの駆動力ＦＶが有効に作用したと
きに発生する最大眼疾の値を示しているのであるから、
この加速度αＢを得るための駆動輪の加速度αＢ′は非
スリップ状態での駆動輪加速度の最大値となるのである
。

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途である発進時である
。従って駆動輪加速度検出手段は前述のごとく駆動力Ｆ
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
のスロットル開度を検出ずればかなりの精度で回転数を
推定することができ、逆に回転数を知ればスロットル開
度を１１１定することが可能である。これらの関係を利
用することで駆動輪加速度検出手段は、単にスロットル
開度又は回転数のみ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、駆動輪加速度検出手段の構成部分としての
検出部を省略することができ、装置の小型化１、［低コ
スト化が達成できる。

なお、車両の出し得る最大の加速度α３ｍは、次式で与
えられる。

＝　　７　− αＢＲ１’＝（（＋・μ・ＷＲ）／Ｗ ここで、μはタイヤと路面との摩擦係数、ＷＲは駆動輪
の分担荷重である。このαＢｎ＋を適当なμを設定して
予め求めておき、前述した計算式で求めた加速度αＢが
その最大値αＢＩ１１を越えることのないように、いわ
ゆるガード処理を施せば、−暦本発明装置の信頼性が向
上することになる。

次に、駆動輪加速度検出手段とは、実際の車両駆動輪の
回転加速度を検出するもので、直接加速度を検出するも
の、あるいは回転速度を用いて算出するもののいずれで
もよい。回転速度を用いて加速度を算出するものは、従
来より車両に備えられている速度センサが利用できるた
め作業性に優れ、コスト面でも有利である。

上記した、駆動輪加速度検出手段と駆動輪加速度検出手
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１８る最大の駆動輪加速度を駆動輪加速度検出
手段から情報として受（プとり、一方の駆動輪加速度検
出手段からは現在の駆動輪の回転加速度を受けとる。そ
して、この２つの受けとる情報の大小関係を比較し、駆
動輪加速度検出手段の情報である実際の駆動輪加速度が
駆動輪加速度検出手段からの理論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。即ち、スリップを事前に検出し
たいときには実際の駆動輪加速度が理論値とほぼ同程度
の値となった時にスリップし易い状態であると判定し、
実際の駆動輪加速度がある値以」−理論値より大である
ときにはスリップを生じていると判定するのである。

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図は本発明の車輪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。

−〇　　− 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フロメータ、１５は吸入空
気の脈動を吸収するす゛−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夕、１８はディストサビコ
ータ１フ内に取り付けられ、ディストリビュータ１７０
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は電子制御回路、２１はキースイッチ、２２はト
ランスミッション、２３はシフト位置を検出するシフト
位置センサをそれぞれ表わしている。２６は車軸に連動
し、駆動輪の回転速度に応じたパルス信号を発信する駆
動輪回転数センサを表わす。

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篩すると共に、各種装置を作動制御
等するための処理を行なうセントラルプロセシングユニ
ット（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納されるリードオン−リメモリ（以
下単にＲＯＭと、１・　　　　呼ぶ）、３２は電子制御
回路２ｏ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、キース
イッチ２１の操作信号、およびシフト位置センサ２３の
出力は直接に、あるいはバッファ４１等を介して入力出
力ボート４６によりＣＰＵ３０に送られる。

更に、４７．４８は出力ポート４９．５０を介してＣＰ
Ｕ３０からの信号によって燃料噴射弁６、イグナイタ１
６を駆動する駆動回路をそれぞれ表わしている。また５
１は信号やデータの通路となるパスライン、５２はＣＰ
Ｕ３０を始めＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２等へ所定の間隔で
制−タイミングとなるクロック信号を送るりＯツク回路
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［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ＦＶ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
うちシフト位置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ＦＶ＋を検索し
、複雑なマツプの記憶が不必要となり、電子制御装置２
０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をシフト位置
センサ２３から入力し、変数Ｓに記憶する。

このようにして検出されたシフト位置Ｓとステップ１２
０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
用いた車両加速度αＢの算出及び該車両加速度αＢから
目的とする駆動輪の回転加速度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駆動輪加速度
の理論最大値αＢ′が算出されるのである。

ステップ１６０及びステップ１７０は、現実に駆動輪で
生じている回転加速度αの検出を行うためのもので、ま
ずステップ１６０にて駆動輪回転数センサ２６から回転
数ＮＲの検出出力を入力し、次いでこの回転数ＮＲ・に
時間ｔによる１階微分をステップ１７０で施すことによ
って加速度αの検出を完了する。

続くステップ１８０では以上のようにして求められた駆
動輪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、α３”＞αであればステップ１９０
がαＢ′≦αであればステップ２００が実行される。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
ｒＯＪ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、現実の駆動輪加速度αが理論値αＢ′と
同一、もしく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１９１’０が実行され、該判定結果を記憶する
ためのフラグＦを１０」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２００では上記フラグＦ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１ｑる回転加速度の理論αＢ′を
演算するものが駆動輪加速度検出手段に、ステップ１６
０及びステップ１７０の処理により実際の駆動輪加速度
αを検出するものが駆動輪加速度検出手段に、ステップ
１８０からステップ２００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。

第４図のガソリンエンジン及びその周辺装置の概略図か
ら明らかなごとく、本実施例の車輪スリップ検出装置を
構成する各種センサ等は、全て従来の電子制御式燃料噴
射装置を構成するものとして車両に装備されているもの
である。従って、電子制御式燃料噴射装置を搭載する車
両に本実施例の車輪スリップ検出装置を加えて設ける際
にはこれらの構成部品を利用することができるので、安
価で作業性に富んでいる。

また、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。

更に、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較してスリップ状
態を検出するものに比べて、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駆動輪加速度の上限値
を可変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
出が可能どなるため、この判定結果（フラグＦのセット
又はリセット状態）を利用すれば、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１す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
にスロワ１〜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
従来通りスロワ１〜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２ｏ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）本同様に第６図に示した制御プログラムに
より駆動輪の出し１ｑる最大加速度αＢ′及び実際の駆
動輪加速度αとを比較してフラグＦ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＝０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のスロットルバルブ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−２０＝ て出力を低下させ、逆にステップ３２０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程に駆動
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
スロットルバルブ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
ロットルバルブ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１
０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を用いたスリッ
プ制御を実行するときの駆動輪回転数センサ２６の出力
、加速度α、フラグＦのセット状態、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のスロットルバルブＴ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フラグ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（最大の加速をすることがで
き、車両のｆ’ｌ１ｍ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得る回転加速度を
該車両の運転状態より演算する駆動輪加速度検出手段と
、 前記車両の駆動輪の回転加速度を検出する駆動輪加速度
検出手段と、 該駆動輪加速度検出手段の検出結果が、前記駆動輪加速
度検出手段の演算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ものである。

従って、駆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、省資源にも連がる侵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、車両の内燃機関を該検出結果を用いて制御すれば、
車両の燃費、■ミッションの悪化を１８りこともなく簡
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図は実施例の構造概略図、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の
フローチャー１へ、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のフローチャート
、第９図はそのタイミングチャート説明図を示す。 ■・・・駆動輪加速度検出手段 ■・・・駆動輪加速度検出手段 ■・・・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 ２３・・・シフト位置センサ ２６・・・駆動輪回転数センサ

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回転加速度を
   該車両の運転状態より演算する駆動輪加速度演算手段と
   、 前記車両の駆動輪の回転加速度を検出する駆動輪加速度
   検出手段と、 該駆動輪加速度検出手段の検出結果が、前記駆動輪加速
   度演算手段の演算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。