JPWO2019073513A1

JPWO2019073513A1 - 車両の制御方法及び車両の制御装置

Info

Publication number: JPWO2019073513A1
Application number: JP2019547812A
Authority: JP
Inventors: 勝義小川; 淳弘森
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: EP3696040A4; EP3696040A1; JP6791398B2; EP3696040B1; US11059483B2; US20200207352A1; CN111132885B; WO2019073513A1; CN111132885A

Abstract

本発明では、車両の直進中に検出されたヨーレイトの絶対値が、０を除く所定値以上のときは、路面摩擦係数が低いと判定し、所定値未満のときは、路面摩擦係数が高いと判定することとした。

Description

本発明は、路面状態を推定する車両の制御方法及び車両の制御装置に関する。

特許文献１には、直進時のヨーレイトの正負により、左右輪が接地する路面の路面摩擦係数の相対差を検出する技術が開示されている。

特開２００７−２９０５０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、左右輪に接地する路面の路面摩擦係数の相対差を検出することができるものの、路面摩擦係数の大きさを検出することができないという問題があった。

本発明の目的は、ヨーレイト信号に基づいて路面摩擦係数を推定可能な車両の制御方法及び車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、車両の直進中に検出されたヨーレイトの絶対値が、０を除く所定値以上のときは、路面摩擦係数が低いと判定し、所定値未満のときは、路面摩擦係数が高いと判定することとした。

よって、ヨーレイトに基づいて路面摩擦係数を推定できる。

実施例１の車両のシステム図である。実施例１の車両の駆動力配分制御の制御マップである。実施例１の路面μ推定方法を表すフローチャートである。実施例１の低μ判定処理を表すフローチャートである。実施例１のヨーレイト閾値設定マップである。実施例１のヨーレイト変化を表すタイムチャートである。

１エンジン
２自動変速機
３トランスファ
１０ブレーキコントローラ
２０コントローラ
３０車速センサ
３１舵角センサ
CS 一体型センサ
SS 車輪速センサ

〔実施例１〕
図１は、実施例１の車両のシステム図である。実施例１の車両は後輪駆動ベースの四輪駆動車両である。車両は、エンジン１と、自動変速機２と、トランスファ３とを有する。自動変速機２は、エンジン１の回転数を変速し、エンジン１から出力されトルクの一部又は全部をリアドライブシャフトRDSから出力する。リアドライブシャフトRDSから出力されたトルクは、左後輪ドライブシャフトDRL及び右後輪ドライブシャフトDRRを介して後輪RL,RR（以下、単に後輪とも記載する。）に伝達される。また、トランスファ３は、エンジン１から出力されたトルクの一部をフロントドライブシャフトFDSから出力する。フロントドライブシャフトFDSから出力されたトルクは、左前輪ドライブシャフトDFL及び右前輪ドライブシャフトDFRを介して前輪FL,FR（以下、単に前輪とも記載する。）に伝達される。

車両は、各車輪FL,FR,RL,RRの回転状態を検出する車輪速センサSS(FL,FR,RL,RR)と、車両の前後加速度Gx、横加速度Gy、ヨーレイトYawを検出する一体型センサCSと、車速VSPを検出する車速センサ３０と、運転者のステアリング操作量θを検出する舵角センサ３１と、を有する。ブレーキコントローラ１０は、車輪速センサSSのセンサ信号（パルス信号）を受信し、車輪速Vwや車体速Vxを演算する。車輪速センサSSの詳細については後述する。また、一体型センサCSから各種センサ信号（Gx,Gy,Yaw）を受信する。

ブレーキコントローラ１０は、受信したセンサ信号及び演算した情報に基づいて、車輪のロック傾向を抑制するアンチロックブレーキ制御（以下、ABSと記載する。）、車両の挙動を安定化させるビークルダイナミクスコントロール制御（以下、VDCと記載する。）、図外の自動運転コントローラから受信した制動要求に基づく自動制動制御等を実行し、図外のブレーキ状態を制御する。

コントローラ２０は、エンジン１の運転状態を制御するエンジン制御部と、自動変速機２の変速状態を制御する変速制御部と、トランスファ３の駆動力配分状態を制御する駆動力配分制御部と、を有する。エンジン制御部は、エンジン１の回転数やトルクをスロットル開度、燃料噴射量、プラグ点火タイミング等により制御する。変速制御部は、車速VSPとアクセルペダル開度APOに基づいて最適な変速段を決定し、自動変速機２内の油圧制御によって選択された変速段に変速する。駆動力配分制御部は、車両の走行状態に基づいて、前輪に配分する駆動力と後輪に配分する駆動力とを演算し、トランスファ３から前輪側に伝達するトルクを制御する。

ブレーキコントローラ１０とコントローラ２０とは、ＣＡＮ通信線を介して接続されている。コントローラ２０は、ブレーキコントローラ１０から車輪速センサSSのパルス信号、車輪速Vw、車体速Vx、前後加速度Gx、横加速度Gy、ヨーレイトYaw等のデータを受信する。ブレーキコントローラ１０は、コントローラ２０からエンジントルク情報、変速段、駆動力配分状態等のデータを受信する。

図２は、実施例１の車両の駆動力配分制御の制御マップである。横軸に路面摩擦係数（以下、路面μと記載する。）を取り、縦軸にフロントドライブシャフトFDS及びリアドライブシャフトRDSの合計トルクを取ったものである。図２中の閾値Ｌ１は、後輪が路面に伝達可能なトルクの最大値を表し、閾値Ｌ２は、前輪と後輪の両方から路面に伝達可能なトルクの最大値を表す。図２中の閾値Ｌ１より下方の領域Ｓ１は、後輪駆動で走行する領域である。閾値Ｌ１の特性は、路面μが低ければＬ１の値は小さく、路面μが高ければＬ１の値は大きくなる特性を有する。図２中の閾値Ｌ１より上方、かつ閾値Ｌ２より下方の領域Ｓ２は、四輪駆動で走行する領域である。駆動力配分制御部は、エンジン１から出力されたトルクのうち、Ｌ１を後輪に配分し、残りのトルクを前輪に配分する。

図２中の閾値Ｌ２より情報の領域Ｓ３は、四輪駆動で走行しつつエンジン１にトルクダウンを要求する領域である。領域Ｓ３は、エンジン１から出力されたトルクのうち、Ｌ１を後輪に配分し、Ｌ２とＬ１の差分を前輪に配分したとしても、過剰なトルクがエンジン１から出力されることを表す。この場合、駆動力配分制御部は、エンジン１に対し、エンジントルクからＬ２を差し引いたトルク分のトルクダウン要求を行う。図２に示すように、実施例１の車両では、駆動力配分制御を行うにときに、路面μを用いる。車輪から路面に伝達できる力と相関があるからである。

（路面μ推定処理について）
図６は、実施例１のヨーレイト変化を表すタイムチャートである。図６の左側が高μ路を直進走行中のヨーレイト変化であり、図６の左側が低μ路を直進走行中のヨーレイト変化である。高μ路の場合、ヨーレイト閾値Yawxを超えるような変化は生じていないが、低μ路の場合、ヨーレイト閾値Yawxを超える値が度々検出されることが分かる。これは、低μ路を直進中の場合、タイヤの摩擦円が、高μ路の場合よりも小さく、コーナリングフォースが比較的小さいことに起因する。発明者は、研究の結果、スプリットμ路や何らかの外乱等で車両にヨーモーメントが作用した場合、低μ路では、その影響を抑えるコーナリングフォースが小さいため、ヨーレイトのピークが発生しやすくなることを見出した。そこで、実施例１では、ヨーレイトYawの絶対値がヨーレイト閾値Yawxを超える度にヨーレイトカウンタのカウントアップを行い、低μ路判定を行うこととした。

ここで、ヨーレイト閾値Yawxを適切な値に設定することが重要である。ヨーレイト閾値Yawxが大きすぎると、ヨーレイトのピークを適切に検出できず、ヨーレイト閾値Yawxが小さすぎると、過剰にピークを検出してしまうからである。そこで、実施例１では車速VSPに応じてヨーレイト閾値Yawxを設定することとした。図５は、実施例１の低μ判定処理におけるヨーレイト閾値マップである。車速VSPが高い場合、僅かな外乱でもヨーレイトが発生しやすくなることから、車速VSPが高いほど、ヨーレイト閾値Yawxとして大きな値を設定する。これにより、ヨーレイトのピークを適切に検出する。

図３は、実施例１の路面μ推定方法を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、ステアリング操作量θの絶対値が所定値θ１（例えば10°）以下か否かを判断し、θ１以下のときは、直進状態と判断してステップＳ２へ進み、それ以外の場合は操舵状態、すなわち直進状態ではないと判断してステップＳ３に進む。
ステップＳ２では、車速VSPが所定車速VSP1（例えば20km/h）以上か否かを判断し、VSP1以上のときはステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７へと進み、それ以外の場合はステップＳ３に進む。直進状態で低車速の場合は、さほどヨーレイトが生じないからである。
ステップＳ３では、路面μとして前回値（前回の制御処理で設定された路面μ）を設定する。

ステップＳ４では、ステップＳ１，Ｓ２で条件を満たした直後から低μ判定処理を開始する第１低μ判定処理を実施する。低μ判定処理については、後述する。
ステップＳ５では、第１低μ判定処理の開始から０．５秒遅れで低μ判定処理を開始する第２低μ判定処理を実施する。以下、ステップＳ６では、第１低μ判定処理の開始から１秒遅れで低μ判定処理を開始する第３低μ判定処理を実施し、ステップＳ7では、第１低μ判定処理の開始から１．５秒遅れで低μ判定処理を開始する第４低μ判定処理を実施する。尚、０．５秒ずつ遅れて低μ判定処理を実施する理由は後述する。
ステップＳ８では、第１〜第４低μ判定処理で判定された路面μのセレクトローを行い、何れかの低μ判定処理で一つでも低μ路と判定した場合は、低μ路と判定する。一方、一つも低μ路と判定していない、すなわち全て高μ路と判定した場合は、高μ路と判定する。

図４は、実施例１の低μ判定処理を表すフローチャートである。
ステップＳ２１では、車速VSPに基づいてヨーレイト閾値Yawxを設定する。
ステップＳ２２では、判定用のタイマＴｉのカウントを開始する。

ステップＳ２３では、センサから検出されたヨーレイトYawの絶対値がヨーレイト閾値Yawx以上となった回数をカウントするヨーレイトカウンタのカウントアップを行う。

ステップＳ２４では、タイマＴｉが２秒以上となったか否かを判断し、２秒以上のときはステップＳ２５に進み、それ以外の場合はヨーレイトカウンタのカウントアップを継続する。尚、実施例１では２秒間に設定したが、実験等に基づいて他の適切な秒数に設定してもよい。例えば４秒間に設定した場合は、第１〜第４低μ判定処理を１秒ずつ遅れて開始する。この理由は後述する。
ステップＳ２５では、ヨーレイトカウンタのカウント値が６以上か否かを判断し、６以上のときはステップＳ２６に進んで低μ路と判定し、６未満のときはステップＳ２７に進んで高μ路と判定する。尚、実施例１では６に設定したが、実験等に基づいて他の適切なカウント値に設定してもよい。

実施例１の路面μ推定処理では、上記の低μ判定処理を、0.5秒ずつずらした第１〜第４の低μ判定処理を実施する。言い換えると、例えば第１低μ判定処理を開始してから０．５秒経過した以降は、第１低μ判定処理と同じデータを使用して第２低μ判定処理を開始する。これは、ヨーレイトYawがヨーレイト閾値Yawxを超える場面の偏りによってヨーレイトカウンタのカウント値が少なくなることで、誤判定することを避けるためである。すなわち、低μ判定処理は、２秒間で判定しているため、仮にタイマＴｉのカウント開始から１．５秒経過した時点から２秒経過するまでの間にカウント値が５となり、２秒経過した時点から２．５秒経過するまでの間にカウント値が２となった場合、いずれもカウント値が６未満と判定されて高μ路と判定するおそれがある。そこで、２秒間のカウント値に基づいて判断するものの、０．５秒ずつずらして４つの低μ判定処理を実施することで、カウント値の偏りを排除し、安定した低μ路判定を達成する。

以上説明したように、実施例１にあっては、下記の作用効果を奏する。
（１）車両のヨーレイトYawを検出し、車両の直進中に検出されたヨーレイトYawの絶対値が、ヨーレイト閾値Yawx（０を除く所定値）以上のときは、路面摩擦係数が低いと判定し、ヨーレイト閾値Yawx未満のときは、路面摩擦係数が高いと判定する。
よって、ヨーレイトに基づいて路面摩擦係数を推定できる。

（２）ヨーレイト閾値Yawxは、低車速で走行しているときよりも、高車速で走行しているときのほうが大きい（図５参照）。
よって、走行状態に応じた適切なヨーレイト閾値Yawxを設定することができ、誤判定を回避できる。

（３）車両のヨーレイトYawを検出する一体型センサCSと、エンジン１の駆動力を、前輪と後輪へ配分するトランスファ３と、車両の直進中に検出されたヨーレイトYawの絶対値が、ヨーレイト閾値Yawx（０を除く所定値）以上のときは、路面摩擦係数が低いと判定し、ヨーレイト閾値Yawx未満のときは、路面摩擦係数が高いと判定し、この路面摩擦係数の判定結果に基づいて、トランスファ３の配分量を制御するコントローラ１０と、を備えた。
よって、路面μに基づいてトランスファ３の駆動力配分制御を適切に行うことができ、駆動力を確保しつつ安定した走行状態を実現できる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、具体的な構成は他の構成であっても良い。実施例１では、後輪駆動ベースの四輪駆動車両に適用した例を示したが、前輪駆動ベースの四輪駆動車両に適用してもよい。また、実施例１では、実施例１では、駆動力配分制御を行う際に使用する路面摩擦係数を推定したが、他の制動制御や、旋回制御を行う際に使用する路面摩擦係数として推定してもよい。

Claims

車両のヨーレイトを検出し、
車両の直進中に検出されたヨーレイトの絶対値が、０を除く所定値以上のときは、路面摩擦係数が低いと判定し、所定値未満のときは、路面摩擦係数が高いと判定することを特徴とする車両の制御方法。
請求項１に記載の車両の制御方法において、
前記所定値は、低車速で走行しているときよりも、高車速で走行しているときのほうが大きいことを特徴とする車両の制御方法。
車両のヨーレイトを検出するセンサと、
動力源の駆動力を、前輪と後輪へ配分するトランスファと、
車両の直進中に検出されたヨーレイトの絶対値が、０を除く所定値以上のときは、路面摩擦係数が低いと判定し、所定値未満のときは、路面摩擦係数が高いと判定し、この路面摩擦係数の判定結果に基づいて、前記トランスファの配分量を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする車両の制御装置。