KR20090130380A - 차륜 접지면 마찰 상태 추정을 위한 장치와 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 차량의 차륜 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치로서, 이 장치는 입력부와 출력부를 구비한다. 입력부는 접지면에 있어서 상기 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비를 나타내는 입력을 설정한다. 출력부는 상기 입력에 기초하여 차륜의 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터를 나타내는 출력을 정한다.
횡력, 슬립각, 타이어, 그립, 차륜

Description

차륜 접지면 마찰 상태 추정을 위한 장치와 방법 {DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING FRICTIONAL CONDITION OF GROUND CONTACT SURFACE OF WHEEL}
본 발명은, 차륜 접지면의 마찰 상태 혹은 차륜의 노면 그립 상태 또는 마찰 한계에 대한 여유도를 추정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 차량 상태를 추정하기 위한 장치 및 그 방법, 차량 거동을 제어하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 기술로서는, 차량의 모델로부터 산출되는 횡가속도 및 요 레이트와 실제의 횡가속도 및 요 레이트의 편차를 기초로, 타이어 마찰 상태를 추정하는 것이 있다(특허 문헌1 참조). 이 추정된 타이어 마찰 상태에 기초하여, 차량 상태를 추정하거나, 차량 거동을 제어하고 있다.
또한, 횡축이 차륜의 슬립율에 대응하고 또한 종축이 노면의 마찰 계수에 대응하는 2차원 맵에 실제의 차륜의 슬립율과 노면의 마찰 계수에 대응하는 점을 플롯하고, 플롯된 점과 원점을 지나는 직선의 기울기로부터 타이어 마찰 상태를 추정하는 것이 있다(특허 문헌2 참조). 이 추정된 타이어 마찰 상태에 기초하여, 차륜의 제동력 및 구동력을 제어하고 있다.
특허 문헌1 : 일본 특허 출원 공개 평10-44954호 공보
특허 문헌2 : 일본 특허 출원 공개 제2006-34012호 공보
그러나, 특허 문헌1의 종래의 기술에 있어서는, 횡가속도나 요 레이트를 검지할 수 있는 응답 속도의 빠르기나 감도에 한계가 있기 때문에, 횡가속도나 요 레이트로 타이어 마찰 상태를 정확하게 검지할 수 없을 가능성이 있다.
또한, 특허 문헌2의 종래의 기술에 있어서는, 타이어의 마찰 한계를 파악할 수 없기 때문에 타이어 마찰 한계까지의 여유도를 알 수 없다.
본 발명의 과제는, 타이어 마찰 상태, 그립 상태 또는 마찰 한계에 대한 여유도를 보다 적절하게 추정하는 것이다.
본 발명에 따르면, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치는 입력부(또는 입력 설정부)와 출력부(또는 출력 확정부)를 구비한다. 입력부는 접지면에 있어서 상기 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비인 입력을 설정한다. 출력부는, 상기 입력에 기초하여, 차륜의 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터인 출력을 정한다. 또한, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법은 입력 스텝(또는 입력 설정 스텝)과 출력 스텝(출력 확정 스텝)으로 이루어진다. 입력 스텝은 접지면에 있어서 상기 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비인 입력을 설정하는 스텝이다. 출력 스텝은, 상기 입력에 기초하여, 차륜의 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터인 출력을 정하는 스텝이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 타이어의 특성 곡선을 도시하는 특성도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 및 마찰 원을 도시하는 특성도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해서, 상기 타이어의 특성 곡선의 원점을 지나는 직선과의 교점에서의 접선의 기울기를 도시하는 특성도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해서, 상기 타이어의 특성 곡선의 원점을 지나는 직선과의 교점에서의 접선의 기울기를 나타내는 다른 특성도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 임의의 직선과 타이어의 특성 곡선의 교점을 나타내는 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와, 상기 교점에서의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 횡력(Fy) 및 슬립각(βt)으로부터 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 얻는 수순의 설명에 사용한 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 특성 곡선(그립 특성 곡선)(횡력 특성 지표값 맵), 타이어의 특성 곡선 및 마찰 원의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 륜하중을 변화시켰을 때의 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제1 실시예에 의한 차량의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 차량 주행 상태 추정 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 차체 슬립각 추정부의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 12는 선회 중의 차체에 작용하는 장의 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 선회 중의 차체에 작용하는 장의 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 보상 게인을 설정하기 위한 제어 맵을 설명하기 위한 특성도이다.
도 15는 차량의 선형 2륜 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 횡력 특성 지표값 맵을 설명하기 위한 특성도이다.
도 17은 차체 주행 상태 추정 장치의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 제1 실시 형태에 의한 제2 실시예의 차량의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 19는 차체 주행 상태 추정 장치의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 20은 횡력 특성 지표값 및 타이어 횡력의 산출 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 21은 제1 실시 형태의 제3 실시예에 있어서의 차체 주행 상태 추정 장치의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 22는 EPS 출력 조정 맵을 설명하기 위한 특성도이다.
도 23은 본 발명의 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 타이어의 특성 곡선을 도시하는 특성도이다.
도 24는 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 및 마찰 원을 도시하는 특성도이다.
도 25는 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해서, 상기 타이어의 특성 곡선의 원점을 지나는 직선과의 교점에서의 접선의 기울기를 도시하는 특성도이다.
도 26은 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해서, 상기 타이어의 특성 곡선의 원점을 지나는 직선과의 교점에서의 접선의 기울기를 도시하는 다른 특성도이다.
도 27은 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 임의의 직선과 타이어의 특성 곡선의 교점을 나타내는 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와, 상기 교점에서의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 플롯점의 집합으로 이루어지는 특성도이다.
도 28은 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 도 27의 플롯점으로부터 얻은 특성 곡선(그립 특성 곡선)(제동력 및 구동력 특성 지표값 맵)을 도시하는 특성도이다.
도 29는 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 제동력 및 구동력(Fx) 및 슬립율(S)로부터, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기 를 얻는 수순의 설명에 사용한 도면이다.
도 30은 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 특성 곡선(제동력 및 구동력 특성 지표값 맵), 타이어의 특성 곡선 및 마찰 원의 관계를 도시하는 도면이다.
도 31은 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 륜하중을 변화시켰을 때의 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 32는 본 발명의 제2 실시 형태의 실시예에 있어서의 전동 구동차의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 33은 시스템 제어부의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 34는 토크 지령값 맵을 설명하기 위한 특성도이다.
도 35는 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 도시하는 특성도이다.
도 36은 구동 토크 지령값의 보정 방법을 설명하기 위한 특성도이다.
도 37은 시스템 제어부의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 38은 제동력 및 구동력 특성 지표값 산출 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 39는 제동력 제어에 적용한 변형예의 동작을 나타내는 타임챠트이다.
도 40은 공급 전류값과 슬립율과 노면(μ)의 관계를 설명하기 위한 특성도이다.
도 41은 슬립율의 변화를 나타내는 타임챠트이다.
도 42는 제1 실시 형태의 횡방향의 경우의 전제 기술을 증명하기 위한 노멀 타이어 특성 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 43은 횡방향의 경우의 전제 기술을 증명하기 위한 노멀 타이어(Cp) 맵을 나타내는 그래프이다.
도 44는 제1, 제2 실시 형태의 전제 기술을 이론적으로 설명하기 위한 타이어 모델을 도시하는 도면이다.
도 45는 제1, 제2 실시 형태의 전제 기술을 이론적으로 설명하기 위한 타이어의 횡력, 전후력을 도시하는 도면이다.
도 46은 제1 실시 형태의 횡방향의 경우의 전제 기술을 이론적으로 설명하기 위한 선회 시의 Fy-β 선도이다.
도 47은 제2 실시 형태의 전후 방향의 경우의 전제 기술을 증명하기 위한 노멀 타이어 특성 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 48은 전후 방향의 경우의 전제 기술을 증명하기 위한 노멀 타이어(Cp)맵을 나타내는 그래프이다.
도 49는 전후 방향의 경우의 전제 기술을 이론적으로 설명하기 위한 구동 시의 Fx-λ 선도이다.
도 50은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 제동력 및 구동력(전후력)(Fx)을 X축, 횡력(Fy)을 Y축 상에서 표현하는 직교 좌표면 상에 마찰 원을 표현한 것이다.
도 51은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술에 있어서 제동력 및 구동력과 슬립율의 관계를 3차원 좌표계에 표시하기 위한 프로세스를 설명하기 위한 도면으로 서, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(λ)의 관계를 나타낸다.
도 52는 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술에 있어서 제동력 및 구동력과 슬립율의 관계를 3차원 좌표계에 표시하기 위한 프로세스를 설명하기 위한 도면으로서, 제동력 및 구동력(Fx)과 제동력 및 구동력의 피크가 되는 슬립율이 1이 되도록 무차원화한 λ/λpeak(무차원 전후 방향 슬립도)의 관계를 나타낸다.
도 53은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서 도 52를 90도 회전한 도면이다.
도 54는 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서 도 53을 3차원 좌표계의 하나의 상한 상에 도시한 도면이다.
도 55는 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술에 있어서 횡력과 슬립각의 관계를 3차원 좌표계에 표시하기 위한 프로세스를 설명하기 위한 도면으로서, 횡력(Fy)과 슬립각(λ)의 관계를 나타낸다.
도 56은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술에 있어서 횡력과 슬립각의 관계를 3차원 좌표계에 표시하기 위한 프로세스를 설명하기 위한 도면으로서, 횡력(Fy)과 횡력이 피크가 되는 슬립각이 1로 되도록 무차원화한 β/≡peak(무차원 횡방향 슬립도)의 관계를 나타낸다.
도 57은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서 도 56을 90도 회전한 도면이다.
도 58은 도 57을 3차원 좌표계의 전술한 제동력 및 구동력(Fx)과 λ/λpeak의 관계선의 상한과 다른 상한에 도시한 도면이다.
도 59는 도 58로부터 얻어지는 슬립도와 차륜력의 관계를 나타내는 3차원 곡면을 도시하는 도면이다.
도 60은 슬립도와 차륜력의 관계를 나타내는 3차원 곡면과 제동력 및 구동력(Fx)과 횡력(Fy)의 합력(F)의 벡터와 Z축을 포함하는 평면의 교선을 도시하는 도면이다.
도 61은 도 60의 교선을 90도 회전하여 얻어지는 합력(F)과 합력에 기인하여 발생하는 슬립도의 관계를 나타내는 타이어 특성 곡선을 도시하는 도면이다. 타이어 특성 곡선의 접선의 기울기가 타이어 마찰 한계까지의 여유도를 나타낸다.
도 62는 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서 3차원 좌표계에 있어서 타이어 마찰 원의 크기의 차이를 나타내기 위한 도면이다.
도 63은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서 마찰 원의 크기를 정하는 최대 마찰력의 크기의 차이에 의한 타이어 특성 곡선의 변화를 나타내기 위한 도면이다.
도 63은 Z축을 포함하여 합력의 방향으로 신장되는 도 62에 도시의 평면을 90도 회전하여 얻어진다.
도 64는 타이어의 특성 곡선과, 원점(0)(슬립도와 차륜력이 모두 O인 점)을 지나는 직선의 교점에 있어서의 기울기는, 최대 마찰력의 크기에 상관없이 일정한 값으로 되는 것을 나타내기 위한 3차원 좌표계의 도면이다.
도 65는 타이어의 특성 곡선과, 원점(0)(슬립도와 차륜력이 모두 O인 점)을 지나는 직선의 교점에 있어서의 기울기는, 최대 마찰력의 크기에 상관없이 일정한 값으로 되는 것을 나타내기 위한 2차원 좌표계의 도면이다.
도 66은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 타이어 특성 곡선 상의 접선의 기울기와 합력과 슬립도의 비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 67은 합력의 방향에 따라 다수 존재하는 타이어 특성 곡선 상의 접선의 기울기와 합력과 슬립도의 비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 68은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 도 67의 다수의 관계를 3차원 좌표계에 집약하여 표시한 도면이다.
도 69는 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)와 힘(F)/슬립도(Z)의 관계를 곡면으로 나타낸 도면이다.
도 70은 제3 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명하기 위한 도면으로서, max[합력(F)/슬립도(Z)]와 max(γ)를 도시하는 도면이다.
도 71은 제3 실시 형태의 실시예의 차량의 개략 구성을 도시하는 구성도이다.
도 72는 도 71의 차량 주행 상태 추정 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 73은 도 72의 차량 주행 상태 추정 장치의 전륜 횡방향 뮤 구배 추정부(301)의 추정 로직을 도시하는 도면이다.
도 74는 전륜 횡방향 뮤 구배 추정부의 흐름도이다.
도 75는 도 72에 도시한 불안정 거동 어시스트 지령값 연산부(303)의 구성을 도시하는 도면이다.
도 76은 도 72의 차량 주행 상태 추정 장치의 후륜 뮤 구배 추정부(302)의 구성을 도시하는 도면이다.
도 77은 후륜 뮤 구배 추정부(302)의 흐름도이다.
도 78은 도 75에 도시의 전후 방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(408)의 제어 플로우를 나타내는 흐름도이다.
도 79는 도 71의 모터 ECU(28)의 제어 플로우를 도시하는 흐름도이다.
도 80은 제1, 제2, 제3 실시 형태에 의한 장치를 도시하는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
(제1 실시 형태의 전제가 되는 기술)
우선, 제1 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명한다.
도 1은 타이어의 특성 곡선을 도시한다. 이 타이어의 특성 곡선은, 차륜의 슬립각(βt)과 차륜의 횡력(Fy) 사이에 성립하는 일반적인 관계를 나타낸다. 예를 들어, 타이어 모델을 실험 데이터를 기초로 튜닝함으로써, 전후륜 각각에서 이륜분의 등가 특성도(타이어의 특성 곡선)를 얻는다. 횡력(Fy)은 코너링 포스나 사이드 포스로 대표되는 값이다(이 실시 형태에서는, 횡력이 접지면에 있어서 차륜에 작용하는 차륜력에 상당하고, 차륜의 슬립각이 차륜 슬립도에 상당한다).
도 1에 도시된 바와 같이, 타이어의 특성 곡선에서는 슬립각(βt)과 횡력(Fy)의 관계가 슬립각(βt)의 절대값이 증가됨에 따라 선형으로부터 비선형으로 천이된다. 즉, 슬립각(βt)이 0으로부터 소정의 범위 내에 있을 경우에는, 슬립각(βt)과 횡력(Fy) 사이에 선형 관계가 성립된다. 그리고, 슬립각(βt)(절대값)이 어느 정도 커지면, 슬립각(βt)과 횡력(Fy)의 관계가 비선형 관계로 된다. 따라서 타이어 특성 곡선은 선형 부분과 비선형 부분을 갖는다.
이러한 선형 관계로부터 비선형 관계로의 천이는 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기(구배)에 주목하면 일목요연하다. 그 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기는, 슬립각(βt)의 변화량과 횡력(Fy)의 변화량의 비, 즉 횡력(Fy)의 슬립각(βt)에 관한 편미분 계수로 나타낸다. 이와 같이 나타내는 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기(그립 특성 파라미터에 상당)는, 상기 타이어의 특성 곡선에 대하여 교차하는 임의의 직선(a, b, c, …)과의 교점(도 1에서 ○표시로 나타내는 교점)에 있어서의 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기라고 볼 수도 있다. 그리고, 이러한 타이어의 특성 곡선 상에 있어서의 위치, 즉 슬립각(βt) 및 횡력(Fy)을 알면, 타이어의 마찰 상태의 추정이 가능하게 된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 타이어의 특성 곡선 상에서 비선형 영역이라도 선형 영역에 가까운 위치(x0)에 있으면, 타이어의 마찰 상태가 안정 상태에 있다고 추정할 수 있다. 타이어의 마찰 상태가 안정 상태이면, 예를 들어 타이어가 그 능력을 발휘할 수 있는 레벨에 있다고 추정할 수 있다. 또는 차량이 안정 상태에 있다고 추정할 수 있다.
도 2는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선과 마찰 원을 도시한다. 도 2의 (a)는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선을 나타낸다. 도 2의 (b) 내지 (d)는 각 노면(μ)의 마찰 원을 나타낸다. 노면(μ)은 예를 들어 0.2, 0.5, 1.0이다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 타이어의 특성 곡선은 각 노면(μ)에서 정성적으로 마찬가지의 경향을 나타낸다. 또한, 도 2의 (b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 노면(μ)이 작아질수록 마찰 원이 작아진다. 즉, 노면(μ)이 작아질수록 타이어가 허용할 수 있는 횡력이 작아진다. 이와 같이, 타이어 특성은 노면 마찰 계수를 파라미터로 한 특성이며, 도 2와 같이 노면 마찰 계수의 값에 따라 저마찰인 경우의 타이어 특성 곡선, 중마찰인 경우의 타이어 특성 곡선, 고마찰인 경우의 타이어 특성 곡선 등이 얻어진다.
도 3은 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선과 원점을 지나는 임의의 직선(a, b, c)의 관계를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도 1과 마찬가지로, 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해 임의의 직선(a, b, c)의 교점에서 접선의 기울기를 얻는다. 즉, 각종 노면(μ)에서의 타이어의 특성 곡선에 대해서, 직선(a)과의 교점에서 접선의 기울기를 각각 얻는다. 각종 노면(μ)에서의 타이어의 특성 곡선에 대해, 직선(b)과의 교점에서 접선의 기울기를 각각 얻는다. 각종 노면(μ)에서의 타이어의 특성 곡선에 대해 직선(c)과의 교점에서 접선의 기울기를 각각 얻는다. 그 결과, 동일한 직선과의 교점에서 얻어지는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 동일해지는 결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 4에서는 상기 도 3에 도시된 직선(c)에 주목하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 동일한 직선(c)과의 교점에서 얻어지는 각종 노면(μ)의 타 이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기는 동일해진다. 즉, 노면(μ)이 μ=0.2인 타이어의 특성 곡선(저마찰 계수의 특성 곡선) 상에서의 교점(x1)을 얻는 횡력(Fy1)과 슬립각(βt1)의 비(Fy1/βt1), 노면(μ)이 μ=O.5인 타이어의 특성 곡선(중마찰 계수의 특성 곡선) 상에서의 교점(x2)을 얻는 횡력(Fy2)과 슬립각(βt2)의 비(Fy2/βt2) 및 노면(μ)이 μ=1.0인 타이어의 특성 곡선(고마찰 계수의 특성 곡선) 상에서의 교점(x3)을 얻는 횡력(Fy3)과 슬립각(βt3)의 비(Fy3/βt3)가 동일값으로 된다. 그리고, 그들 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상에서 얻어지는 각 교점(x1, x2, x3)에서의 접선의 기울기가 동일해진다.
도 42와 도 43은 도 3과 도 4에 도시된 안정성 계측의 원리를 증명하기 위한 실험 결과를 도시하는 도면이다. 도 42는 노멀 타이어 특성 시험 결과를 나타내고, 가속 원 선회의 경우의 전륜(좌우 2륜분)의 특성이다. 도 43은 안정성 계측의 원리에 따라 실험 결과를 정리하여 얻은 노멀 타이어(Cp) 맵이며, 실험 결과에서도 노면 뮤의 크기에 상관없이 하나의 특성으로 통합할 수 있는 것을 알 수 있다. 도 43의 횡축은 횡력과 슬립각의 비를 나타내고, 종축은 타이어 특성 곡선의 접선의 기울기에 상당한다.
도 44, 도 45, 도 46은 안정성 계측(또는 코너링 스티프니스 추정 수법)의 원리의 이론 모델에 의한 증명을 위한 도면이다. 증명은, 타이어의 브러시 모델을 사용하여, 횡력뿐인 경우와 구동력뿐인 경우에 대하여 행한다. 도 44의 타이어 모델은 타이어 표면의 트레드 러버부를 무수한 탄성체로 생각하고, 타이어에 슬립율이나 슬립각이 부여되면 각 탄성체가 그 방향으로 변형되어 복원력을 발생시킨다고 하는 모델이다. 타이어에서 나오는 힘은, 이들 각 탄성체가 내는 힘의 합력으로 된다.
도 45는 타이어가 각속도(ω)로 회전하면서, 그 회전면에 대하여 β의 각도로 되는 방향으로 진행하고 있으며, 그 회전면 방향의 속도 성분을 u로 한다. 이 타이어에 대하여, 전후 방향으로 Fx, 횡방향으로 Fy, 상하 방향으로 Fz의 힘이 작용하고 있다고 가정하자. 이상의 조건 하에서, (1)β=0으로 구동력만 발생하고 있는 경우와, (2) 제동력 및 구동력 없음(u=R0.ω)으로 횡력만 발생하고 있는 경우에 대해, 스티프니스 추정 수법의 타당성을 검증한다.
<선회 시의 스티프니스 추정>
브러시 모델로, 슬립각 발생 시(제동력 및 구동력 없음)의 횡력(Fy)을 계산하면, 하기 수학식 1로 표현된다.
Figure 112009063340818-PCT00001
단, 각 기호의 의미는 다음과 같이 정의된다.
μ : 노면 마찰 계수(타이어와 노면 사이에서 발생 가능한 최대 마찰력을 정하는 계수)
Kβ: 횡방향의 타이어 강성
여기서, 상기 Fy의 식을 슬립각(β)(타이어 슬립각)으로 정리하고, μ 이외 의 계수를 상수로서 정리하면, 하기의 수학식 2와 같이 고쳐 쓸 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00002
단, A , B, C는 노면 상태에 의존하지 않는 상수로 하여 tanβ = β로 근사시켰다.
이때, 도 46과 같은 Fy-β 특성을 갖는 타이어를 생각한다. 도 46은 동일한 타이어로 노면 차이에 의한 특성차를 나타낸 선회 시 Fy-β 선도이다. 또한, 원점으로부터 기울기(K)의 보조선(직선)이 그어져 있다. 이 보조선과, 노면 마찰 계수(μ1과 μ2)일 때의 타이어 특성 곡선의 교점을, 각각 P1, P2로 한다. 점 P1과 P2에 있어서, 각각 타이어 특성 곡선과 보조선의 방정식을 연립하면, P1인 경우의 하기 수학식 3과 P2인 경우의 하기 수학식 4와 같이 쓸 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00003
Figure 112009063340818-PCT00004
상기 수학식 4를, K에 대하여 정리하면 다음 수학식 5와 같이 된다.
Figure 112009063340818-PCT00005
여기서, 도 46으로부터 및 μ는 반드시 양의 값이며, 또한 점 P1, P2는 보조선(Fy=Kβ) 상에 있는 것을 고려하면, 다음 비의 등식이 성립된다.
Figure 112009063340818-PCT00006
그런데, 타이어 특성 곡선의 접선의 기울기는 다음 식으로 정의된다.
Figure 112009063340818-PCT00007
이 편미분식에, 점 P1, P2에 있어서의 값을 대입한다.
Figure 112009063340818-PCT00008
이상에서, 점 P1, P2에 있어서의 접선의 기울기가 동등한 것이 나타난다.
도 5는 임의의 직선과 타이어의 특성 곡선의 교점을 나타내는 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와, 상기 교점에서의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(∂Fy/∂βt)(구배)의 관계를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 노면(μ)(예를 들어 μ=0.2, 0.5, 1.0)에서도 이와 같이 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 일정한 관계를 나타내고 있다. 그로 인해, 예를 들어 건조 아스팔트 노면이나 동결 노면 등 노면(μ)이 다른 노면이라도 이 도 5에 도시된 특성 곡선이 성립된다. 도 1의 타이어 특성 곡선과 구별하여 도 5의 특성 곡선을, 예를 들어 그립 특성 곡선으로 칭할 수도 있다.
도 5에 도시된 특성 곡선(그립 특성 곡선)에 있어서는, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)가 작은 영역(소 레티오 영역)에서는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(그립 특성 파라미터에 상당)가 음의 값으로 된다. 그리고, 이 영역에서는, 그 비(Fy/βt)가 커짐에 따라, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 일단 감소되고나서 증가로 바뀐다. 여기서, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 음의 값인 것은 횡력의 슬립각에 관한 편미분 계수가 음의 값인 것을 나타낸다.
또한, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)가 큰 영역(대 레티오 영역)에서는, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 양의 값으로 된다. 그리고, 이 영역에서는 그 비(Fy/βt)가 커지면 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 증가한다. 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)가 큰 영역에서는 도 5의 특성 곡선은 단조 증가 함수의 형을 이루고 있다. 여기서, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 양의 값인 것은 횡력의 슬립각에 관한 편미분 계수가 양의 값인 것을 나타낸다. 또한, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 최대로 되는 것은, 상기 접선의 기울기가 타이어의 특성 곡선의 선형 영역의 것인 것을 나타낸다. 또한, 선형 영역에서는, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기는 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비에 상관없이 항상 일정한 값을 나타낸다.
본건 발명자는, 이상에서 서술한 바와 같이 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해, 그 타이어의 특성 곡선의 원점을 지나는 임의의 한 직선과 타이어의 특성 곡선의 교점에서 접선의 기울기가 동일해지는 점을 발견하였다. 이에 의해, 본건 발명자는 노면(μ)에 상관없이, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계가 있는 특성 곡선(그립 특성 곡선)으로서 나타낼 수 있는 결과를 얻었다(도 5). 이에 의해, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)을 알면 특성 곡선을 기초로 노면(μ)의 정보를 필요로 하는 일 없이, 타이어의 마찰 상태의 정보를 얻을 수 있다. 타이어의 마찰 상태의 정보를 얻는 수순을 도 6을 사용하여 설명한다.
우선, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)을 검출한다. 그리고, 도 6의 (a)에 도시된 특성 곡선(상기 도 5와 마찬가지의 특성 곡선)을 사용함으로써, 검출된 횡력(Fy) 및 슬립각(βt)에 대응(Fy/βt에 대응)하는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 특정할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(Id1, Id2, Id3, Id4, Id5)를 얻는다. 이 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기로부터, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 어떤 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상의 위치를 특정할 수 있다. 예를 들어, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(Id1, Id2, Id3, Id4, Id5)에 대응하는 위치(xid1, xid2, xid3, xid4, xid5)를 특정할 수 있다. 여기서, 타이어의 특성 곡선 상에 있어서의 위치는, 그 타이어의 특성 곡선이 성립하는 노면(μ)에서의, 타이어의 마찰 상태나 타이어의 능력을 나타내는 것이 된다. 이러한 것으로부터, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 타이어의 특성 곡선 상의 위치를 특정할 수 있음으로써, 그 타이어의 특성 곡선이 성립하는 노면(μ)에서의 타이어의 마찰 상태나 타이어의 능력(예를 들어 그립의 능력)을 알 수 있다. 예를 들어, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 음의 값 또는 0 근방인 경우(예를 들어 Id4나 Id5), 그것으로부터 특정할 수 있는 타이어의 특성 곡선 상의 위치(예를 들어 xid4나 xid5)에 기초하여 타이어의 횡력이 한계 영역(안정성으로 영역)에 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 수순에 의해, 횡력(Fy) 및 슬립각(βt)만 알면, 특성 곡선(그립 특성 곡선)을 사용함으로써, 그 횡력(Fy) 및 슬립각(βt)을 얻은 노면(μ)에서의, 타이어의 마찰 상태나 타이어의 능력을 알 수 있다.
도 7은, 또한 마찰 원과의 관계를 나타낸다. 도 7의 (a)는, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 나타낸다(상기 도 5와 마찬가지). 도 7의 (b)는 타이어의 특성 곡선을 나타낸다. 도 7의 (c)는 마찰 원을 나타낸다. 이들의 관계에 있어서, 우선 횡력(Fy) 및 슬립각(βt)에 대응(Fy/βt에 대응)하는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(Id)를 얻는다[도 7의 (a)]. 이에 의해, 타이어의 특성 곡선 상의 위치를 특정할 수 있다[도 7의 (b)]. 또한, 마찰 원에 있어서의 횡력의 상대적인 값을 알 수 있다. 즉, 타이어가 허용할 수 있는 횡력에 대한 마진(M)을 알 수 있다. 또한, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기 자체는, 슬립각(βt)의 변화에 대한 횡력(Fy)의 변화 비율을 나타내는 것이 된다. 따라서, 도 7의 (a)에 도시되는 특성 곡선의 종축의 값[타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(그립 특성 파라미터)]은 말하자면 차량 거동의 변화 속도를 나타내는 것이라고도 할 수 있다.
또한, 륜하중을 변화시켰을 때의 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 얻고 있다. 전술한 바와 같은 수순에 의해 그 관계를 얻고 있다. 도 8은, 그 관계를 나타낸다. 여기서, 륜하중의 초기값(Fz)(변동이 없을 때의 륜하중의 값)에 대하여, 0.6, 0.8, 1.2, … 배로 함으로써 륜하중을 변화시키고 있다. 1.0배인 경우에는 륜하중의 초기값(Fz)으로 된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 타이어의 륜하중이 작아지면 각 륜하중에서 얻어지는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 작아진다. 이때, 각 륜하중에서 얻은 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 최대값(선형 영역의 값)이, 도 8에 도시하는 특성도의 원점을 지나는 직선 상을 이동하게 된다. 또한, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 나타내는 특성 곡선은, 그 형태를 유지하며 크기가 다른 것이 된다. 즉 상사형이고 크기가 다른 것으로 된다. 이러한 륜하중과의 관계도 본건 발명자는 발견하였다.
이상의 기술 채용에 의해 실현한 제1 실시 형태의 실시예를 다음에 설명한 다.
(제1 실시 형태에 기초하는 제1 실시예)
(구성)
우선 제1 실시예를 설명한다.
도 9는 제1 실시예의 차량의 개략 구성을 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 차량은 조타각 센서(1), 요 레이트 센서(2), 횡가속도 센서(3), 전후 가속도 센서(4), 차륜속 센서(5), EPSECU(Electric Power Steering Electronic Control Unit)(6), EPS(Electric Power Steering) 모터(7) 및 차량 주행 상태 추정 장치(8)를 구비한다.
조타각 센서(1)는 스티어링 휠(9)과 일체로 회전하는 스티어링 샤프트(10)의 회전각을 검출한다. 조타각 센서(1)는, 그 검출 결과(조타각)를 차량 주행 상태 추정 장치(8)로 출력한다. 요 레이트 센서(2)는 차량의 요 레이트를 검출한다. 요 레이트 센서(2)는 그 검출 결과를 차량 주행 상태 추정 장치(8)로 출력한다. 횡가속도 센서(3)는 차량의 횡가속도를 검출한다. 횡가속도 센서(3)는 그 검출 결과를 차량 주행 상태 추정 장치(8)로 출력한다. 전후 가속도 센서(4)는 차량의 전후 가속도를 검출한다. 전후 가속도 센서(4)는 그 검출 결과를 차량 주행 상태 추정 장치(8)로 출력한다.
차륜속 센서(5)는 차체에 설치된 각 차륜(11FL 내지 11RR)의 차륜속을 검출한다. 차륜속 센서(5)는 그 검출 결과를 차량 주행 상태 추정 장치(8)로 출력한다.
EPSECU(6)는, 조타각 센서(1)가 검출한 조타각을 기초로, 조타 어시스트 지령을 EPS 모터(7)로 출력한다. 여기서 말하는 조타 어시스트 지령은, 조타력 어시스트를 행하기 위한 지령 신호이다. 또한, EPSECU(6)는, 차량 주행 상태 추정 장치(8)가 출력하는 불안정 거동 억제 어시스트 지령(후술)을 기초로, 조타 어시스트 지령을 EPS 모터(7)로 출력한다. 여기서 말하는 조타 어시스트 지령은, 차량의 불안정 거동을 억제하기 위한 지령 신호이다.
EPS 모터(7)는, EPSECU(6)가 출력하는 조타 어시스트 지령을 기초로, 스티어링 샤프트(10)에 회전 토크를 부여한다. 이에 의해, EPS 모터(7)는 스티어링 샤프트(10)에 연결되어 있는 랙 앤드 피니언 기구[피니언(12), 랙(13)], 타이로드(14) 및 너클 아암(15)을 통하여 좌우의 전륜(11FL, 11FR)의 스티어링을 보조한다.
차량 주행 상태 추정 장치(8)는 조타각 센서(1), 요 레이트 센서(2), 횡가속도 센서(3), 전후 가속도 센서(4) 및 차륜속 센서(5)의 검출 결과를 기초로, 차량의 주행 상태를 추정한다. 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 그 추정 결과를 기초로, 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSECU(6)로 출력한다. 불안정 거동 억제 어시스트 지령은, 차량의 불안정 거동을 억제하도록 EPS 모터(7)를 제어하기 위한 지령 신호이다.
도 10은 차량 주행 상태 추정 장치(8)의 내부 구성을 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 차체 속도 연산부(16), 차체 슬립각 추정부(17), 타이어 슬립각 연산부(18), 타이어 횡력 연산부(19), 횡력 특성 지 표값 연산부(또는 코너링 스티프니스 연산부)(20), 안정성 팩터 연산부(21), 차량 거동 추정부(22), 불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23) 및 륜하중 변화량 연산부(24)를 구비한다.
차체 속도 연산부(16)는 차륜속 센서(5)가 검출한 차륜속 및 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도를 기초로, 차체 속도를 추정한다. 차체 속도 연산부(16)는 그 추정 결과를 차체 슬립각 추정부(17) 및 타이어 횡력 연산부(19)로 출력한다. 구체적으로는, 차체 속도 연산부(16)는 종동륜(11RL, 11RR)의 차륜속의 평균값, 또는 각 차륜(11FL 내지 11RR)의 차륜속의 평균값을 산출하여 그 산출값을 차체 속도의 기본값으로 하고 있다. 차체 속도 연산부(16)는 그 기본값을 전후 가속도에 의해 보정한다. 구체적으로는, 그 기본값으로부터 급가속 시의 타이어 공전이나 급제동 시의 타이어 로크에 의한 오차의 영향을 제외하도록 보정한다. 차체 속도 연산부(16)는 그 보정된 값을 차체 속도의 추정 결과로 한다.
차체 슬립각 추정부(17)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도, 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도 및 차체 속도 연산부(16)가 산출한 차체 속도를 기초로, 차량의 횡활각(side slip angle)(슬립각)을 추정한다.
도 11은 차체 슬립각 추정부(17)의 구성예를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 차체 슬립각 추정부(17)는 차량의 상태량[차량의 횡활각(β), 슬립각(βt)]을 추정하는 선형 2입력 옵저버(25)를 구비한다. 이에 의해, 차체 슬립각 추정 부(17)는 차량의 횡활각(슬립각)(β)을 추정한다. 여기서, 차량의 2륜 모델을 기초로 선형 2입력 옵저버(25)를 구축하고 있다. 그 차량의 2륜 모델을 차량의 횡방향의 힘과 모멘트의 균형으로부터 하기 수학식 9로 나타낼 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00009
여기서, A, B, C, D는 차량의 선형 2륜 모델에 의해 정해지는 행렬이다. 또한, 타이어 조향각을 입력(u)으로 하고 요 레이트와 횡가속도를 출력(y)으로 하면, 상기 수학식 9의 상태 방정식(출력 방정식)은, 하기 수학식 10과 같이 된다.
Figure 112009063340818-PCT00010
여기서, m은 차량 질량이다. I는 요 관성 모멘트이다. lf는 차량 무게 중 심점과 전방 차축 사이의 거리이다. lr은 차량 무게 중심점과 후방 차축 사이의 거리이다. Cpf는 전륜 코너링 파워(좌우륜 합계값)이다. Cpr은 후륜 코너링 파워(좌우륜 합계값)이다. V는 차체 속도이다. β는 차량의 횡활각이다. γ는 요 레이트이다. Gy는 횡가속도이다. a11, a12, b1은 행렬 A, B의 각 요소이다.
그리고, 이 상태 방정식을 기초로, 요 레이트와 횡가속도를 입력으로 하고 옵저버 게인(K1)으로서, 선형 2입력 옵저버(25)를 작성한다. 여기서, 옵저버 게인(K1)은, 모델화 오차의 영향을 받기 어렵고 또한 안정된 추정을 행할 수 있도록 설정한 값이다.
또한, 선형 2입력 옵저버(25)는 적분기(26)의 입력을 보정하는 β 추정 보상기(27)를 구비한다. 이에 의해, 선형 2입력 옵저버(25)는 한계 영역에 있어서도 추정 정밀도를 확보할 수 있다. 즉, β 추정 보상기(27)를 구비함으로써 차량의 2륜 모델의 설계 시에 상정한 노면 상황이면서 또한 타이어의 횡활각이 비선형 특성으로는 되지 않는 선형 영역뿐만 아니라, 노면(μ) 변화 시나 한계 주행 시에도 횡활각(β)을 고정밀도로 추정할 수 있다.
도 12는 차체 횡활각(β)으로 주행하고 있는 선회 중의 차량을 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 차체에 작용하는 장의 힘, 즉 선회 중심으로부터 외측을 향하여 작용하는 원심력도, 차폭 방향으로부터 횡활각(β)만큼 어긋난 방향으로 발생한다. 그로 인해, β 추정 보상기(27)는 하기 수학식 11에 따라 장의 힘의 편차분(β2)을 산출한다. 이 편차분(β2)은 선형 2입력 옵저버(25)가 추정한 차량의 횡활각(β)으로 보정을 가할 때의 기준값(목표값)(G)으로 된다.
Figure 112009063340818-PCT00011
여기서, Gx는 전후 가속도이다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이 속도 변화에 따른 힘의 균형도 고려한다. 이에 의해, 선회에 의한 것만을 추출하면 상기 수학식 11을, 하기 수학식 12로서 나타낼 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00012
그리고, β 추정 보상기(27)는, 그 목표값(β2)을 선형 2입력 옵저버(25)가 추정한 횡활각(β)으로부터 감산한다. 또한, β 추정 보상기(27)는 그 감산 결과에, 도 14의 제어 맵에 의해 설정한 보상 게인(K2)을 승산한다. 그리고, β 추정 보상기(27)는, 그 승산 결과를 적분기(26)의 입력으로 하고 있다.
도 14의 제어 맵에서는, 차량의 횡방향 가속도(Gy)의 절대값(｜Gy｜)이 제1 임계값 이하일 경우, 보상 게인(K2)이 0으로 된다. 또한, 차량의 횡방향 가속도(Gy)의 절대값이 제1 임계값보다도 큰 제2 임계값 이상인 경우, 보상 게인(K2)이 비교적 큰 일정값으로 된다. 또한, 차량의 횡방향 가속도(Gy)의 절대값이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있을 경우, 횡방향 가속도(Gy)의 절대값이 커질수록 보 상 게인(K2)이 커진다.
이와 같이, 도 14의 제어 맵에서는 횡방향 가속도(Gy)의 절대값이 제1 임계값 이하에서 0 근방의 값이 될 경우, 보상 게인(K2)을 0으로 하고 있다. 이에 의해, 직진 시와 같이 선회(G)가 발생하지 않는 상황 하에서는 보정을 할 필요가 없기 때문에, 잘못하여 보정이 행하여지지 않도록 하고 있다. 또한, 도 14의 제어 맵에서는, 횡방향 가속도(Gy)의 절대값이 증가되어 제1 임계값보다 커지면(예를 들어, 0.1G보다 커지면), 횡방향 가속도(Gy)의 절대값에 비례하여 피드백 게인(보상 게인)(K2)을 증대시켜 가서, 횡방향 가속도(Gy)의 절대값이 제2 임계값 이상으로 되면(예를 들어 0.5G 이상으로 되면), 보상 게인(K2)을 제어가 안정되는 일정 값으로 하고 있다. 이렇게 함으로써, 횡활각(β)의 추정 정밀도를 향상시키고 있다. 도 12, 도 13에서 Ay는 선회 방향의 가속도이다.
타이어 슬립각 연산부(18)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각[타이어 조향각(δ)], 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트(γ), 차체 속도 연산부(16)가 산출한 차체 속도(V) 및 차체 슬립각 추정부(17)가 산출한 차량의 횡활각(차량의 슬립각)(β)을 기초로, 하기 수학식 13에 따라 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr)[차륜의 슬립각(βt)]을 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00013
타이어 슬립각 연산부(18)는 산출된 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr)을 횡력 특성 지표값 연산부(20)로 출력한다.
타이어 횡력 연산부(19)는, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트(γ) 및 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도(Gy)를 기초로, 하기 수학식 14에 따라 전후륜 각각의 횡력(Fyf, Fyr)을 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00014
여기서, 요 레이트(γ) 및 횡가속도(Gy)는, 도 15에 도시된 바와 같은 값이다. 타이어 횡력 연산부(19)는 산출된 횡력(Fyf, Fyr)을 횡력 특성 지표값 연산부(20)로 출력한다.
륜하중 변화량 연산부(24)는, 횡가속도 센서(3) 및 전후 가속도 센서(4)가 검출한 횡G·전후G를 기초로, 차륜의 륜하중 변화량을 산출한다. 구체적으로는 횡G·전후G에 따른 차륜의 륜하중 변화량을 산출한다. 륜하중 변화량 연산부(24)는, 그 산출 결과를 횡력 특성 지표값 연산부(20)로 출력한다.
횡력 특성 지표값 연산부(또는 코너링 스티프니스 연산부)(20)는 타이어 슬립각 연산부(18)가 산출한 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr) 및 타이어 횡력 연산부(19)가 산출한 전후륜 각각의 타이어 횡력(Fyf, Fyr)을 기초로, 슬립각(βf, βr)의 변화량과 타이어 횡력(Fyf, Fyr)의 변화량의 비의 동향을 추정한다. 여기서 말하는 동향은, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기로 된다. 또한, 이하의 설명에서는 이 동향을 횡력 특성 지표값이라고도 한다. 이 실시예에서는, 횡력 특성 지표값 연산부(15)는, 상기 도 5에 도시된 특성도를 맵으로 갖는다. 도 16은 횡력 특성 지표값 맵(또는 등가 코너링 스티프니스 특성 맵)의 일례를 나타낸다. 또한, 이와 같은 횡력 특성 지표값 맵을, 전후륜 각각에 대하여 갖고 있다. 즉, 전륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵(등가 횡력 특성 지표값 맵, 또는 등가 코너링 스티프니스 특성 맵) 및 후륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵(등가 횡력 특성 지표값 맵 또는 등가 코너링 스티프니스 특성 맵)을 갖고 있다. 예를 들어, 메모리 등의 기억 매체에 횡력 특성 지표값 맵을 기억하고, 유지하고 있다. 이에 의해, 횡력 특성 지표값 연산부(20)는 횡력 특성 지표값 맵(전륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵 및 후륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵)을 기초로, 상기 동향인 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 추정한다. 횡력 특성 지표값 연산부(20)는 그 추정 결과[횡력 특성 지표값(Kf, Kr)]를 안정성 팩터 연산부(21) 및 차량 거동 추정부(22)로 출력한다. 횡력 특성 지표값은 (타이어) 그립 특성 파라미터라고 할 수도 있다.
또한, 횡력 특성 지표값 연산부(20)는, 륜하중 변화량 연산부(24)가 산출한 륜하중 변화량을 기초로, 횡력 특성 지표값 맵을 보정한다. 여기서, 상기 도 8을 사용하여 설명한 바와 같이, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(횡력 특성 지표값 또는 그립 특성 파라미터)의 관계를 나타내는 특성 곡선(그립 특성 곡선)은, 륜하중에 따라 변화된다. 구체적으로는, 륜하중에 따라 크기가 다른 상사형의 특성 곡선으로 된다. 이러한 것으로부터, 횡 력 특성 지표값 연산부(20)는, 횡력 특성 지표값 맵(도 16의 맵)을, 그 횡축(Fy/βt)과 종축(횡력 특성 지표값)의 비를 유지하면서 보정한다. 예를 들어, 륜하중 변화량 연산부(24)가 산출한 륜하중 변화량이 륜하중의 초기값을 감소시키는 것이면, 그 륜하중에 따라 작게 한 상사형의 특성 곡선으로 하는 보정을 한다.
또한, 횡력 특성 지표값 연산부(20)는 하중 변화 보정 함수에 따라 횡력 특성 지표값 맵의 축척비를 산출하여 축척비로 보정을 할 수도 있다. 하중 변화 보정 함수는, 변동이 없을 때의 륜하중(초기값)을 륜하중 변화량 연산부(24)가 산출한 륜하중 변화량에 가산하고, 그 가산값을 상기 초기값으로 나누어, 그 제산값으로부터 횡력 특성 지표값 맵의 축척비를 산출하는 함수이다. 이에 따라, 횡력 특성 지표값 맵을 그 횡축(Fy/βt)과 종축(횡력 특성 지표값)의 비를 유지하면서, 그 산출된 축척비를 승산함으로써(배로 함으로써) 보정을 한다.
안정성 팩터 연산부(21)는 횡력 특성 지표값 연산부(20)가 산출한 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로, 하기 수학식 15에 따라 스태틱 마진(SM)을 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00015
스태틱 마진(SM)은, 드리프트 아웃의 발생 용이성을 나타내는 값으로 된다. 즉, 안정성 팩터 연산부(21)는, 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로, 타 이어 횡력의 포화 상태를 판정하여 전륜(11FL, 11FR)의 그립 상태가 한계에 달하여(타이어 횡력이 포화되어), 횡력 특성 지표값(Kf)이 영 또는 음의 값으로 되면, 스태틱 마진(SM)을 작은 값으로 산출한다. 즉, 안정성 팩터 연산부(21)는, 슬립각이 커져도 횡력이 증대되지 않는 상태(횡력이 포화된 상태)로 되어, 드리프트 아웃이 발생하기 쉬운 상태로 되면, 스태틱 마진(SM)을 작은 값으로 산출한다. 안정성 팩터 연산부(21)는 그 산출 결과[스태틱 마진(SM)]를 차량 거동 추정부(22)로 출력한다.
차량 거동 추정부(22)는 안정성 팩터 연산부(21)가 산출한 스태틱 마진(SM)을 기초로, 선회 특성이 언더 스티어 경향, 오버 스티어 경향 및 뉴트럴 스티어 경향 중 무엇인지를 판정한다. 구체적으로는, 차량 거동 추정부(22)는, 스태틱 마진(SM)이 양의 값인 경우(SM>0), 선회 특성이 언더 스티어 경향이 있다고 판정한다. 또한, 차량 거동 추정부(22)는 스태틱 마진(SM)이 음의 값인 경우(SM<0), 선회 특성이 오버 스티어 경향이 있다고 판정한다. 또한, 차량 거동 추정부(22)는 스태틱 마진(SM)이 0인 경우(SM=0), 선회 특성이 뉴트럴 스티어 경향이 있다고 판정한다. 차량 거동 추정부(22)는 그 판정 결과를 횡력 특성 지표값 연산부(20)가 산출한 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)과 함께 불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23)로 출력한다.
불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23)는 차량 거동 추정부(22)로부터 입력되는 판정 결과 및 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로, 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSCPU(6)로 출력한다.
구체적으로는, 불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23)는 차량 거동 추정부(22)가 언더 스티어 경향이 있다고 판정하여(SM>0), 횡력 특성 지표값 연산부(20)가 산출한 전륜(11FL, 11FR)의 횡력 특성 지표값(Kf)이 저하 경향이 있을 때에는 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSCPU(6)로 출력한다. 여기서 출력되는 안정 거동 억제 어시스트 지령은 전륜(11FL, 11FR)의 횡력 특성 지표값(Kf)의 저하 정도에 따라 EPS 모터(7)의 출력을 저감시키기 위한 지령 신호이다. 이에 의해, 전륜(11FL, 11FR)의 횡력 특성 지표값(Kf)이 저하되어, 언더 스티어 경향이 있어, 드리프트 아웃이 발생하기 쉬울 때에는 EPS 모터(7)에 의한 조타력 어시스트 토크를 저감시키고 있다. 이때, 전륜(11FL, 11FR)의 횡력 특성 지표값(Kf)이 작아질수록 조타 반력이 커지도록 조타력 어시스트 토크를 저감시키고 있다. 이렇게 함으로써, 운전자가 스티어링 휠(9)을 필요 이상으로 지나치게 꺾는 것을 방지하고 있다. 또한, 조타 반력의 변화에 따라 전륜(11FL, 11FR)의 그립력이 저하되고 있는 것을 운전자에게 알리고 있다.
또한, 전륜(11FL, 11FR) 사이의 횡력 특성 지표값(Kf)이 저하되고, 후륜(11RL, 11RR)의 횡력 특성 지표값(Kr)도 저하되고 있을 때에는 조타력 어시스트 토크의 저감을 억제하고 있다. 이에 의해, 오버 스티어 경향이 있어, 스핀이 발생되기 쉬운 상황 하에서 재빠른 카운터 스티어를 적용할 수 있어, 차량 거동을 안정화시킬 수 있다.
이와 같이, 적어도 하나의 횡력 특성 지표값(그립 특성 파라미터)으로부터, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 차량의 동적인 선회 특성이나 드리프트 아웃 경향 또는 차량 스핀 경향을 추정할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 횡력 특성 지표값(그립 특성 파라미터)으로부터, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 차량의 안정성(이 실시예에서는 방향 안정성)을 추정할 수 있어, 추정된 차량 안정성에 따른, 안정성의 저하를 방지하거나 혹은 회복하기 위한 제어를 가능하게 한다.
도 17은 차량(차체) 주행 상태 추정 장치(8)에서의 연산 처리 수순의 일례를 도시한다. 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 이 연산 처리를 차량 주행 중에 실행한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 처리를 개시하면 우선 스텝 S101에 있어서 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 차륜속 센서(5)에 의해 각 차륜(11FL 내지 11RR)의 차륜속을 검출한다. 계속하여 스텝 S102에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 상기 스텝 S101에서 검출된 차륜속을 기초로, 차체 속도를 산출한다[차체 속도 연산부(16)의 처리에 대응].
계속하여 스텝 S103에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도, 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도 및 상기 스텝 S102에서 산출된 차체 속도를 기초로, 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr)을 산출한 다[타이어 슬립각 연산부(18)의 처리에 대응]. 계속하여 스텝 S104에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도 및 상기 스텝 S102에서 산출된 차체 속도를 기초로, 전후륜 각각의 타이어 횡력(Fyf, Fyr)을 산출한다[타이어 횡력 연산부(19)의 처리에 대응].
계속하여 스텝 S105에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S103에서 산출된 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr) 및 상기 스텝 S104에서 산출된 전후륜 각각의 타이어 횡력(Fyf, Fyr)을 기초로, 도 16에 도시한 전륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵 및 후륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵을 따라서 전후륜 각각의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 산출한다[횡력 특성 지표값 연산부(20)의 처리에 대응]. 스텝 S105는 타이어 횡력과 슬립각의 비를 구하는 서브 스텝과, 그 비로부터 소정의 관계에 따라 횡력 특성 지표값(또는 그립 특성 파라미터)을 (테이블 룩업, 수식의 연산 혹은 그 밖의 방법에 의해) 정하는 서브 스텝을 갖도록 구성할 수도 있다.
계속하여 스텝 S106에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S105에서 산출된 전후륜 각각의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로, 스태틱 마진(SM)을 산출한다[안정성 팩터 연산부(21) 및 차량 거동 추정부(22)의 처리에 대응].
계속하여 스텝 S107에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S105에서 산출된 스태틱 마진(SM)을 기초로, 드리프트 아웃하기 쉬운 상태(언더 스 티어 경향)에 있는지의 여부를 판정한다. 차체 주행 상태 추정 장치(8)는 드리프트 아웃하기 쉬운 상태에 있는 경우(예를 들어 SM>0), 스텝 S108로 진행하고, 드리프트 아웃하기 쉬운 상태가 아닌 경우(예를 들어 SM≤0), 이 연산 처리를 종료한다[차량 거동 추정부(22) 및 불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23)의 처리에 대응]. 스텝 S108에서는, 차체 주행 상태 추정 장치(8)는 EPS 모터(7)의 출력을 저감시키는 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSCPU(6)로 출력한다[불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23)의 처리에 대응]. 그 후, 차체 주행 상태 추정 장치(8), 상기 스텝 S101로 되돌아간다.
제1 실시 형태에서는, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비(Fy/βt)가 차륜력과 차륜 슬립도의 비인 입력에 대응하고 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 차륜 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터인 출력에 대응하고, 도 5의 관계가 입력과 출력의 관계에 대응하고, 도 5의 곡선은 그립 특성 곡선에 대응한다. 도 5에서 그립 특성 곡선이 횡축과 교차하는 점을 크로스 오버점이라고 할 수 있다. 이 크로스 오버점에서 그립 특성 파라미터(타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기)는 안정성으로 파라미터값과 동등하고, 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비는 크리티컬 레티오(critical ratio)값과 동등하다. 이 예에서는 크리티컬 파라미터값은 제로와 동등하다. 횡력(Fy)과 슬립각(βt)의 비가 크리티컬 레티오값으로부터 증대되면, 그립 특성 곡선은 크로스 오버점으로부터 엔드점까지 신장되어, 엔드점에서는 그립 특성 파라미터는 최대 파라미터값과 동등하다. 도 8과 같이, 차륜 하중의 변화에 따라 그립 특성 곡선은 보정되어, 엔드점을 원점을 지나는 비스듬한 직선 상에서 이동시키도록 보정된다. 이 보정에 있어서, 크리티컬 레티오값보다 큰 영역에 있어서, 서로 교차하는 일 없이 서로를 따라서 곡선 형상으로 신장되는 곡선족을 형성하도록 륜하중에 따라서 그립 특성 곡선은 보정된다. 차륜 하중이 증대될 경우, 엔드점을 원점을 지나는 직선 상에서 원점으로부터 이격되는 방향으로 이동시키고, 크로스 오버점을 도 8의 횡축 상에서 원점으로부터 이격되는 방향으로 이동시키도록 입출력의 관계는 보정된다.
또한, 이 실시 형태를 다음과 같은 구성에 의해 실현할 수도 있다.
즉, 본 실시 형태에서는, 드리프트 아웃이 발생하기 쉬운 상태에 있을 때에 EPS 모터(7)에 의한 조타 어시스트 토크를 저감시키는 예를 나타냈다. 이에 대해, 전륜 구동의 차량이면, 마찬가지의 드리프트 아웃 검출 로직을 사용하여, 조타 반력을 무겁게 하는 타이밍에서 전륜(11FL, 11FR)의 횡력의 절대값을 저감시킴으로써 횡력을 벌 수 있다.
또한, 이 제1 실시예에서는, EPS 모터(7)에 의해 차량 거동을 제어하는 예를 나타냈다. 즉, 조타 어시스트에 의해 차량 거동을 제어하는 예를 나타냈다. 이에 대해, 제동력 및 구동력을 제어하여, 차량 거동을 제어할 수도 있다. 이 경우, 제동력 및 구동력 제어 장치(예를 들어 후술하는 제2 실시 형태에서 구비하는 전동 액추에이터)를 구비한다. 이에 의해, 차체에 작용하는 모멘트의 차를 기초로 선회 특성이 오버 스티어 경향이라고 추정한 경우, 선회 내측의 차륜보다도 선회 외측의 차륜의 구동력을 저감시킨다. 또는, 선회 내측의 차륜보다도 선회 외측의 차륜의 제동력을 증대시킨다. 또한, 차체에 작용하는 모멘트의 차를 기초로 선회 특성이 언더 스티어 경향이라고 추정한 경우, 선회 외측의 차륜보다도 선회 내측의 차륜의 구동력을 저감시킨다. 또는 전회 외측의 차륜보다도 선회 내측의 차륜의 제동력을 증대시킨다. 여기서, 불안정 거동 억제의 관점에서는, 구동력을 부여하는 방법보다도 제동력을 부여하는 방법이 더 안전성이 높다. 그로 인해, 이와 같이 구동 토크를 저감시키는 방법이나 제동 토크를 증대시키는 방법이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서는, 타이어 횡력 연산부(19)는 차륜의 횡력을 검출하는 횡력 검출 수단을 실현하고 있다. 또한, 타이어 슬립각 연산부(18)는 상기 차륜의 슬립각을 검출하는 슬립각 검출 수단을 실현하고 있다. 또한, 횡력 특성 지표값 연산부(20)는 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비와, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비의 관계를 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기초로, 상기 횡력 검출 수단이 검출한 횡력과 상기 슬립각 검출 수단이 검출한 슬립각의 비에 대응하는 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 취득하는 취득 수단을 실현하고 있다. 여기서, 타이어 마찰 상태 추정용 정보는, 상기 횡력과 슬립각의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 정보이다. 횡력 특성 지표값 맵은, 이 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 실현하고 있다. 또한, 안정성 팩터 연산부(21)는 상기 취득 수단이 취득한 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 기초로, 타이어 마찰 상태를 추정하는 타이어 마찰 상태 추정 수단을 실현하고 있다. 불안정 거동 억제 어시스트 지령값 연산부(23)는, 상기 취득 수단이 취득한 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 기초로, 차량 거동을 제어하는 차량 거동 제어 수단을 실현하고 있다.
또한, 이 실시예에서는, 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비와, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비의 관계를 나타내는 것이며, 횡력과 슬립각의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기초로, 검출 횡력과 검출 차륜 슬립각의 비에 대응하는 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 취득하고, 그 취득된 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 기초로, 타이어 마찰 상태를 추정하는 차량 상태 추정 방법을 실현하고 있다.
또한, 이 실시예에서는, 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비와, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비의 관계를 나타내는 것이며, 횡력과 슬립각의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기초로, 검출 횡력과 검출 차륜 슬립각의 비에 대응하는 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 취득하고, 그 취득된 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 기초로, 차량 거동을 제어하는 차량 거동 제어 방법을 실현하고 있다.
또한, 이 실시예에 있어서 횡력 특성 지표값 맵을 기억하는 메모리 등의 기억 매체는 차량 상태를 추정하기 위한 정보를 기억하는 기억 매체로서, 차륜의 횡 력과 차륜의 슬립각의 비와, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비의 관계를 나타내는 것이며, 횡력과 슬립각의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기억하는 기억 매체를 실현하고 있다.
또한, 이 실시예에서는, 차륜의 횡력을 검출하는 횡력 검출 수단과, 상기 차륜의 슬립각을 검출하는 슬립각 검출 수단과, 상기 횡력 검출 수단으로 검출된 상기 횡력과 상기 슬립각 검출 수단으로 검출된 상기 슬립각에 기초하여, 횡력 특성 지표값을 추정하는 횡력 특성 지표값 추정 수단을 구비하는 차량 상태 추정 장치를 실현하고 있다. 그리고, 이 실시 형태에서는, 차륜의 횡력을 검출하는 횡력 검출 수단과, 상기 차륜의 슬립각을 검출하는 슬립각 검출 수단과, 상기 횡력 검출 수단으로 검출된 상기 횡력과 상기 슬립각 검출 수단으로 검출된 상기 슬립각에 기초하여 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비의 동향을 추정하는 동향 추정 수단과, 상기 동향 추정 수단으로 추정된 비의 동향에 기초하여 차량 거동을 제어하는 차량 거동 제어 수단을 구비하는 차량 거동 제어 장치를 실현하고 있다.
즉, 타이어 횡력 연산부(19)가 횡력 검출 수단을 실현하고 있다. 타이어 슬립각 연산부(18)가 슬립각 검출 수단을 실현하고 있다. 횡력 특성 지표값 연산부(20)가 횡력 특성 지표값 추정 수단 또는 동향 추정 수단을 실현하고 있다. 차량 거동 추정부(22)가 차량 거동 제어 수단을 실현하고 있다. 륜가중 변화량 연산부(24)가 륜하중 검출 수단을 실현하고 있다.
또한, 이 실시예에서는, 차륜의 횡력과 상기 차륜의 슬립각에 기초하여 횡력 특성 지표값을 추정하는 차량 상태 추정 방법을 실현하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 차륜의 횡력과 상기 차륜의 슬립각에 기초하여 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비의 동향을 추정하고, 그 추정 결과에 기초하여 차량 거동을 제어하는 차량 제어 방법을 실현하고 있다.
(작용 및 효과)
본 실시예에 있어서의 작용 및 효과는 다음과 같다.
(1) 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비를 기초로, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비인 횡력 특성 지표값(상기 비의 동향)을 추정하고, 그 추정 결과를 기초로 차륜의 타이어 마찰 상태를 판정하고 있다. 이에 의해, 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각을 검출할 수 있으면, 그 비를 기초로 타이어 마찰 상태를 추정하기 위한 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 취득할 수 있다. 이에 의해, 차량 거동의 급변 시에도 타이어 마찰 상태를 보다 적절하게 추정할 수 있다.
또한, 노면(μ)에 상관없이 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비와, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비가 항상 일정한 관계를 나타낸다. 이에 의해, 노면(μ)에 상관없이 타이어 마찰 상태를 보다 적절하게 추정할 수 있다.
따라서, 실제의 횡가속도나 요 레이트를 기초로 타이어 마찰 상태를 추정하는 방법(종래 방법)과 달리, 차량 거동의 급변 시에도 타이어 마찰 상태를 보다 적절하게 추정할 수 있다. 또한, 종래 방법에서는 동결 노면 등에서 발생하는 차량 거동 변화의 속도가 느린 슬로우 스핀이나 4륜 드리프트 상태로 된 경우, 횡가속도 나 요 레이트의 값이 작기 때문에, 노이즈의 영향을 받아 버려 횡가속도나 요 레이트의 검출값 자체의 정밀도가 악화되어 타이어 마찰 상태의 추정 정밀도가 나빴다. 이에 대해, 본 실시예는, 차량 거동 변화의 속도가 느릴 경우에도 횡가속도나 요 레이트와 비교하여 값이 큰 슬립각을 이용하여 추정할 수 있기 때문에 타이어 마찰 상태를 보다 적절하게 추정할 수 있다.
(2) 횡력 특성 지표값 맵은, 횡력과 슬립각의 비가 증가할수록, 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비(횡력의 슬립각에 관한 편미분 계수)가 증가되는 정보로 이루어진다. 즉, 타이어 마찰 상태 또는 차량 상태가, 안정 영역 또는 그에 가까운 영역에 있을 경우의 정보로 이루어진다. 이러한 정보로 이루어지는 횡력 특성 지표값 맵을 사용함으로써, 횡력과 슬립각의 비로부터 비교적 용이하게 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 얻을 수 있다. 이 결과, 타이어 마찰 상태를 높은 정밀도로 추정할 수 있어, 차량 거동을 보다 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 안정 영역 또는 그에 가까운 영역에 있는 타이어 마찰 상태 또는 차량 상태를 추정 함으로써, 안정된 차량 거동 제어를 실현할 수 있다.
(3) 타이어 마찰 상태의 추정에, 횡력과 슬립각의 비 및 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 각각 좌표축으로 한 특성 곡선으로 이루어지는 횡력 특성 지표값 맵을 사용하고 있다. 또는, 타이어 마찰 상태의 추정에 횡력과 슬립각의 비 및 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 각각 변수로 한 함수식을 사용하고 있다. 이에 의해, 횡력과 슬립각의 비로부터, 비교적 용이하게 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 얻을 수 있다. 이 결과, 타이어 마찰 상태를 높은 정밀도로 추정할 수 있어, 차량 거동을 보다 적절하게 제어할 수 있다.
(4) 륜하중을 기초로, 횡력 특성 지표값 맵을 보정하고 있다. 이에 의해, 횡력 특성 지표값(횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(5) 륜하중을 기초로, 횡력 특성 지표값 맵이 나타내는 특성 곡선의 상사형 형상으로 하면서, 그 크기를 보정하고 있다. 즉, 횡력 특성 지표값 맵이 륜하중에 따라서 상사형 형상으로 변화되는 것을 이용하여, 보정하고 있다. 이에 의해, 횡력 특성 지표값(횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(6) 륜하중을 기초로, 횡력 특성 지표값 맵의 특성 곡선의 최대값이 횡력 특성 지표값 맵에서 원점을 지나는 직선 상을 이동하도록 하여, 특성 곡선의 상사형 형상으로 하면서 그 크기를 보정한다. 즉, 횡력 특성 지표값 맵의 특성 곡선의 최대값이 차륜의 슬립각의 변화에 대하여 횡력이 선형 변화되는 영역에서의 상기 차륜의 슬립각의 변화량과 상기 횡력의 변화량의 비를 나타내는 값이며, 상기 최대값이 륜하중에 따라 횡력 특성 지표값 맵에서 원점을 지나는 직선 상을 이동하는 것을 이용하여, 보정하고 있다. 이에 의해, 횡력 특성 지표값(횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비)의 추정 정밀도를 향상시키고, 또한 그 보정을 용이하게 행할 수 있다.
(7) 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비를 기초로, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비인 횡력 특성 지표값(상기 비의 동향)을 추정하고, 그 추 정 결과를 기초로 차량 거동을 제어하고 있다. 이에 의해, 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각을 검출할 수 있으면, 그 비를 기초로 차량 거동을 제어하기 위한 횡력의 변화량과 슬립각의 변화량의 비를 취득할 수 있다. 이에 의해, 차량 거동의 급변 시에도 차량 거동을 보다 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 노면(μ)에 상관없이 차륜의 횡력과 차륜의 슬립각의 비와, 상기 횡력의 변화량과 상기 슬립각의 변화량의 비가 항상 일정한 관계를 나타낸다. 이에 의해, 노면(μ)에 상관없이, 차량 거동을 보다 적절하게 제어할 수 있다.
(8) 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로 전후륜의 횡력의 포화 상태를 추정하고, 그 추정된 포화 상태를 기초로 차량 거동을 제어하고 있다. 이에 의해, 주행 중의 동적인 횡력 특성 지표값을 추정함으로써 타이어의 횡방향의 그립 상태를 동적으로 파악할 수 있다. 그 결과, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
(9) 전후륜의 횡력의 포화 상태를 기초로 동적인 선회 특성(오버 스티어 경향, 언더 스티어 경향, 뉴트럴 스티어 경향)을 추정하고, 그 추정된 선회 특성을 기초로 차량 거동을 제어하고 있다. 이에 의해, 주행 중의 동적인 횡력 특성 지표값을 추정함으로써 선회 특성을 동적으로 파악할 수 있다.
(10) 추정된 선회 특성을 기초로 차량의 선회 상태를 제어하고 있다. 이에 의해 정밀도가 높은 타이어 특성의 추정 결과를 사용하여, 보다 적절한 타이밍으로 차량 거동을 제어할 수 있다.
(11) 선회 특성이 오버 스티어 경향이라고 추정한 경우, 선회 내측의 차륜보 다도 선회 외측의 차륜의 구동력이 저감되도록, 또는 선회 내측의 차륜보다도 선회 외측의 차륜의 제동력이 증대되도록 전후륜에 제동력 및 구동력을 부여하는 제동력 및 구동력 제어 장치를 제어하고 있다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
(12) 선회 특성이 언더 스티어 경향이라고 추정한 경우, 선회 외측의 차륜보다도 선회 내측의 차륜의 구동력이 저감되도록, 또는 전회 외측의 차륜보다도 선회 내측의 차륜의 제동력이 증대되도록 전후륜에 제동력 및 구동력을 부여하는 제동력 및 구동력 제어 장치를 제어하고 있다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
(제1 실시 형태에 의한 제2 실시예)
(구성)
다음에, 제1 실시 형태의 제2 실시예를 설명한다.
제2 실시예는 차량 거동의 제어를, 조타력이 아니라, 좌우륜의 횡력차를 발생시킴으로써 행하도록 한 점이 상기 제1 실시예와 상이하다.
도 18은 제2 실시예의 차량의 개략 구성을 도시하는 구성도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에서는 차량은 후륜(11RL, 11RR)에 제동 및 구동 토크를 부여하는 모터 ECU(Electronic Control Unit)(28) 및 제동력 및 구동력 제어 장치인 전동 액추에이터(29RL, 29RR)를 구비한다. 그리고, 제2 실시 형태에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 조타각 센서(1), 요 레이트 센서(2), 횡가속도 센 서(3), 전후 가속도 센서(4) 및 차륜속 센서(5)의 검출 결과를 기초로, 차량의 주행 상태를 추정한다. 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 그 추정 결과를 기초로, 제동 및 구동 지령을 모터 ECU(28) 및 전동 액추에이터(29RL, 29RR)로 출력한다. 여기서, 제동 및 구동 지령은, 차량의 불안정 거동이 억제되도록 횡력을 제어하기 위한 지령 신호이다.
도 19는 제2 실시예에 있어서의 차량 주행 상태 추정 장치(8)에서의 연산 처리 수순을 나타낸다. 이 연산 처리를 차량 주행 중에 실행한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 처리를 개시하면 우선 스텝 S201에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 횡력 특성 지표값(그립 특성 파라미터) 및 타이어 횡력을 산출한다.
도 20은 그 산출 처리 수순을 나타낸다. 도 20에 도시된 바와 같이, 우선 스텝 S301에 있어서 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 차륜속 센서(5)에 의해 각 차륜(11FL 내지 11RR)의 차륜속을 검출한다. 계속해서 스텝 S302에 있어서, 차체 주행 상태 추정 장치(8)는 상기 스텝 S301에서 검출된 차륜속을 기초로, 차체 속도를 산출한다[차체 속도 연산부(16)의 처리에 대응]. 계속하여 스텝 S303에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도, 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도 및 상기 스텝 S302에서 산출된 차체 속도를 기초로, 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr)을 산출한다[타이어 슬립각 연산부(18)의 처리에 대응]. 계속하여 스텝 S304에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도 및 상기 스텝 S302에서 산출된 차체 속도를 기초로, 전후륜 각각의 타이어 횡력(Fyf, Fyr)을 산출한다[타이어 횡력 연산부(19)의 처리에 대응]. 그리고, 스텝 S305에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 상기 스텝 S303에서 산출된 전후륜 각각의 슬립각(βf, βr) 및 상기 스텝 S304에서 산출된 전후륜 각각의 타이어 횡력(Fyf, Fyr)을 기초로 도 16의 전륜 2륜 합계의 등가 횡력 특성 지표값 맵(그립 특성 파라미터의 맵) 및 후륜 2륜 합계의 등가 횡력 특성 지표값 맵(그립 특성 파라미터의 맵)에 따라 전후륜 각각의 횡력 특성 지표값(그립 특성 파라미터)(Kf, Kr)을 산출한다[횡력 특성 지표값 연산부(20)의 처리에 대응]. 도 17의 스텝 S105와 마찬가지로, 스텝 S305도 타이어 횡력과 슬립각의 비를 구하는 서브 스텝과, 그 비로부터 (도 16에 도시된 바와 같은) 소정의 관계에 따라, 횡력 특성 지표값(또는 그립 특성 파라미터)을 (테이블 룩업, 수식의 연산 혹은 그 밖의 방법에 의해) 정하는 서브 스텝을 갖도록 구성할 수도 있다.
계속하여 스텝 S202에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각 및 차륜속 센서(5)가 검출한 차륜속(차체 속도)을 기초로, 차량의 선형 2륜 모델에 따라 요 레이트[기준 요 레이트(γL-Mod)]를 산출한다. 여기서 산출된 요 레이트[기준 요 레이트(γL-Mod)]는 전후륜의 횡력 특성 지표값이 불변이며 또한 전후륜의 슬립각에 비례한 횡력을 출력하는 이상 환경 하에서의 요 레이트로 된다. 이 기준 요 레이트는 바람직하거나 혹은 목표의 요 레이트라고 할 수도 있다.
계속하여 스텝 S203에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S202에서 산출된 기준 요 레이트(γL-Mod)를 기초로, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트(γ)(실제 γ)를 감산한 감산값(편차Δγ)을 산출한다.
계속하여 스텝 S204에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S201에서 산출된 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로, 하기 수학식 16에 따라 전후륜의 횡력 특성 지표값 저하량(ΔKf, ΔKr)(혹은 그립 특성 파라미터 저하량)을 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00016
여기서, Kfo, Kro는 전후륜의 횡력 특성 지표값(그립 특성 파라미터)의 초기값이다.
계속하여 스텝 S205에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 우선 상기 스텝 S201에서 산출된 전후륜의 슬립각(βf, βr) 및 상기 스텝 S204에서 산출된 전후륜의 횡력 특성 지표값 저하량(ΔKf, ΔKr)을 기초로, 하기 수학식 17에 따라 선회 모멘트의 부족분(ΔM)을 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00017
다음에, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 수학식 17에 의해 산출된 선회 모멘트의 부족분(ΔM) 및 상기 스텝 S203에서 산출된 편차(Δγ)를 기초로, 하기 수학식 18에 따라 부가 모멘트(Macc)를 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00018
이 식에 있어서, K1, K2는 비례 상수이다. 이 수학식 18에 의해 산출된 부가 모멘트(Macc)는 차량의 선형 2륜 모델 및 횡력 특성 지표값을 기초로 보정한 선형 2륜 모델 각각에 따라 산출한 모멘트와 등가이며, 차체에 작용하는 모멘트의 차를 상쇄시키는 모멘트로 된다.
계속하여 스텝 S206에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S205에서 산출된 부가 모멘트(Macc)가 발생하도록 제동 및 구동 지령을 모터 ECU(28)로 출력한다. 여기서, 제동 및 구동 지령은 전동 액추에이터(29RL, 29RR)를 제어하여 좌우륜에 제동력 및 구동력 차를 발생시키기 위한 지령 신호이다. 그리고, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S201로 되돌아간다.
여기서, 부가 모멘트(Macc)가 발생하도록 좌우륜에 횡력차를 발생시키는 방법으로서는, 부가 모멘트(Macc)의 방향에 대하여 외륜측으로 구동력을 부여하는 방법이나 내륜측에 제동력을 부여하는 방법을 들 수 있다. 불안정 거동 억제의 관점에서는 구동력을 부여하는 방법보다도 제동력을 부여하는 방법이 더 안전성이 높다. 그로 인해, 이와 같이 구동 토크를 저감시키는 방법이나 제동 토크를 증대시 키는 방법이 바람직하다.
또한, 이 제2 실시예에서는 차체에 작용하는 모멘트의 차에 주목하여 그 모멘트의 차를 상쇄시키는 모멘트(Macc)를 산출하고 있다. 이에 대해, 다른 값에 주목하여 모멘트를 산출할 수도 있다. 예를 들어, 차량에 작용하는 요각 가속도에 주목하여 모멘트를 산출한다. 이 경우, 차량의 선형 2륜 모델 및 횡력 특성 지표값을 기초로 선형 2륜 모델을 보정하고, 그 보정된 선형 2륜 모델과, 검출된 차체 속도 및 조타각을 기초로 차체에 작용하는 요각 가속도의 차를 산출한다. 그리고, 산출된 요각 가속도의 차를 상쇄시키는 모멘트가 발생하도록 좌우륜에 횡력차를 발생시킨다.
(작용 및 효과)
이 제2 실시예에 있어서의 작용 및 효과는 다음과 같다.
(1) 차량의 선형 2륜 모델 및 횡력 특성 지표값을 기초로 선형 2륜 모델을 보정하고, 그 보정된 선형 2륜 모델 각각에 따라 차체에 작용하는 모멘트의 차를 상쇄시키는 모멘트[부가 모멘트(Macc)]를 산출하고 있다. 그리고, 그 모멘트[부가 모멘트(Macc)]가 발생하도록 좌우륜에 횡력차를 발생시키고 있다. 주행 중에 횡력 특성 지표값이 저하됨으로써, 횡력 특성 지표값 불변이라고 가정하고 있는 선형 2륜 모델로부터 산출되는 타이어의 횡력에 비교하여 실제로 발생하는 횡력이 저하될 경우가 있다. 이러한 경우에, 선형 2륜 모델 상의 횡력과 실제의 횡력에 편차가 발생해도, 보다 적절한 타이밍으로 차량 거동을 제어할 수 있다.
또한, 단순히 기준 요 레이트(γL-Mod)와 실제의 요 레이트(γ)를 비교하여, 그들의 편차(Δγ)가 O으로 되도록 좌우륜의 횡력을 제어하여 스핀이나 드리프트 아웃을 방지하는 방법(종래 방법)에 있어서는, 불안정 거동이 발생하여 그 영향이 실제의 요 레이트(γ)에 나타날 때까지는 제어를 개시할 수 없다. 이러한 경우, 횡력 제어의 응답이 어떻게 해도 지연되어 버린다.
(2) 차량의 선형 2륜 모델 및 횡력 특성 지표값을 기초로 선형 2륜 모델을 보정하고 있다. 그리고, 검출된 차체 속도 및 조타각을 기초로, 그 보정된 선형 2륜 모델 각각에 따라, 요각 가속도의 차를 상쇄시키는 모멘트를 산출하고 있다. 그리고, 그 요 모멘트가 발생하도록 좌우륜에 횡력차를 발생시키고 있다. 이렇게 함으로써도, 보다 적절한 타이밍으로 차량 거동을 제어할 수 있다.
(제1 실시 형태에 의한 제3 실시예)
(구성)
다음에, 제1 실시 형태의 제3 실시예를 설명한다.
제3 실시예는, 저μ로에서의 조타 어시스트 토크를 저감시키도록 한 점이 상기 제1 실시예와 상이하다.
도 21은 제3 실시예에 있어서의 차체 주행 상태 추정 장치(8)에서의 연산 처리 수순을 나타낸다. 이 연산 처리를 차량 주행 중에 실행한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 처리를 개시하면 우선 스텝 S401에 있어서 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 전후륜 각각의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr) 및 타이어 횡력(Fy)(Fyf, Fyr)을 산출한다. 구체적으로는, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 도 20과 마찬가지로, 조타각 센서(1)가 검출한 조타각, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 차륜속 센서(5)가 검출한 각 차륜(11FL 내지 11RR)의 차륜속, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도, 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도를 기초로, 전후륜 각각의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr) 및 타이어 횡력(Fy)을 산출한다.
계속하여 스텝 S402에 있어서, 차체 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S401에서 산출된 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr) 중 적어도 어느 하나가 저하되었는지의 여부를 판정한다. 차체 주행 상태 추정 장치(8)는, 어느 하나가 저하된 경우, 스텝 S403으로 진행하고, 모두 저하되지 않은 경우 상기 스텝 S401로 되돌아간다.
계속하여 스텝 S403에 있어서, 차체 주행 상태 추정 장치(8)는 상기 스텝 S401에서 산출된 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr)을 기초로, 스태틱 마진(SM)을 산출한다.
계속하여 스텝 S404에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 상기 스텝 S401에서 산출된 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr) 중 어느 하나가 소정의 임계값 미만인지의 여부를 판정한다. 소정의 임계값은, 예를 들어 선형 영역에 있어서의 횡력 특성 지표값 초기값의 반값이다. 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr) 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우 스텝 S405로 진행하고, 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kf, Kr) 모두 임계값 이상인 경우, 상기 스텝 S401로 되돌아간다.
스텝 S405에서는, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 상기 스텝 S403에서 산출 된 스태틱 마진(SM)이 0미만인지의 여부를 판정한다. 즉, 선회 특성이 오버 스티어 경향이 있는지의 여부를 판정한다. 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 스태틱 마진(SM)이 0미만인 경우(SM<0), 스텝 S406으로 진행하고, 스태틱 마진(SM)이 0 이상인 경우(SM≥0), 스텝 S407로 진행한다.
스텝 S406에서는, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSCPU(6)로 출력한다. 여기서 말하는 불안정 거동 억제 어시스트 지령은, 후륜(11RL, 11RR)의 슬립각(βr)이 0으로 되도록 EPS 모터(7)의 출력을 제어하는 지령 신호이다. 그리고, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 상기 스텝 S401로 되돌아간다.
또한, 이 스텝 S406에 있어서, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 후륜(11RL, 11RR)의 제동력 및 구동력의 절대값이 작아지도록, 전후륜에 제동력 및 구동력을 부여하는 제동력 및 구동력 제어 장치(예를 들어 전동 액추에이터)를 제어할 수도 있다. 또한, 제동력 및 구동력의 저감 방법으로서는, 각 차륜마다 제동력 및 구동력의 절대값을 작게 하는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 저하된 횡력 특성 지표값을 복귀시킬 수도 있다.
스텝 S407에서는, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는, 검출된 노면(μ)을 기초로 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSCPU(6)로 출력한다. 여기서 말하는 불안정 거동 억제 어시스트 지령은 노면(μ)이 작아질수록 EPS 모터(7)의 출력을 저감시키는 지령 신호이다. 예를 들어, EPS 출력 조정 맵을 기초로, 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 결정하고 있다. 차체 주행 상태 추정 장치(8)는 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 출력한 후, 상기 스텝 S401로 되돌아간다.
도 22는 EPS 출력 조정 맵의 일례를 나타낸다. 도 22에 도시된 바와 같이 EPS 출력 조정 맵은 노면(μ)이 작아질수록 EPS 모터(7)의 출력을 저감시키는 맵이다.
이 실시예에서는, EPSCPU(6)는 운전자의 조타력을 어시스트하는 조타력 어시스트 수단을 실현하고 있다.
(작용 및 효과)
이 제3 실시예에 있어서의 작용 및 효과는 다음과 같다.
(1) 전륜의 횡력 특성 지표값이 저하되어 스태틱 마진(SM)이 음의 값으로 되면, 오버 스티어 경향인, 즉 전륜의 횡력이 포화 상태에 근접하고 있다고 추정하여 후륜(11RL, 11RR)의 슬립각(βr)이 작아지도록 EPS 모터(7)에 의한 조타 어시스트 토크를 제어하고 있다(상기 스텝 S406). 이에 의해, 차량 거동이 불안정 상태에 빠지기 전에 조타 어시스트를 개시할 수 있어, 차량의 불안정 거동의 예방 및 회복의 효과를 향상시킬 수 있다.
(2) 전륜의 횡력 특성 지표값이 저하되어 스태틱 마진(SM)이 음의 값으로 되면, 오버 스티어 경향인, 즉 전륜의 횡력이 포화 상태에 근접하고 있다고 추정하여, 후륜(11RL, 11RR)의 제동력 및 구동력의 절대값이 작아지도록 전후륜에 제동력 및 구동력을 부여하는 제동력 및 구동력 제어 장치를 제어하고 있다. 이에 의해, 타이어의 마찰력을 횡방향으로 사용할 수 있다. 그 결과, 차량 거동이 불안정 상태에 빠지기 전에 조타 어시스트를 개시할 수 있어 차량의 불안정 거동의 예방 및 회복의 효과를 향상시킬 수 있다.
(3) 스태틱 마진(SM)이 음의 값인 경우, 즉 차량이 오버 스티어 경향이 있을 경우, 후륜(11RL, 11RR)의 슬립각(βr)이 저감되도록 EPS 모터(7)에 의한 조타 어시스트 토크를 제어하고 있다. 이에 의해, 스핀을 억제하는 카운터 스티어 상당의 작용을 할 수 있다.
(4) 스태틱 마진(SM)이 0이상의 값일 경우, 즉 차량이 언더 스티어 경향 또는 뉴트럴 스티어 경향이 있는 경우, 노면(μ)이 낮아질수록 조타 어시스트 토크를 저감시키고 있다. 이에 의해, 예기치 않은 급조타를 억제할 수 있다.
또한, 눈길이나 빙결로와 같은 저μ로를 주행하고 있을 때에, 급조타에 의한 드리프트 아웃이 발생하지 않도록, 단순히 조타 어시스트 토크를 저감시켜 조타 반력을 무겁게 하는 방법도 있다. 그러나, 이와 같은 방법에서는 스핀 거동이 발생했을 때에 카운터 스티어를 저해해 버릴 우려가 있다.
(제2 실시 형태)
(제2 실시 형태의 전제가 되는 기술)
우선, 제2 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명한다.
도 23은 타이어의 특성 곡선을 도시한다. 이 타이어의 특성 곡선은 구동륜의 슬립율(S)(λ)과 구동륜의 제동력 및 구동력(Fx) 사이에 성립되는 일반적인 관 계를 나타낸다. 제2 실시 형태에서는 슬립율(S)(λ)이 차륜 슬립도에 대응하고, 제동력 및 구동력 또는 전후력이 차륜력에 대응한다.
도 23에 도시된 바와 같이, 타이어의 특성 곡선에서는 슬립율(S)과 제동력 및 구동력(Fx)의 관계가 슬립율(S)의 절대값이 증가됨에 따라 선형으로부터 비선형으로 천이된다. 즉, 슬립율(S)이 0으로부터 소정의 범위 내에 있을 경우에는 슬립율(S)과 제동력 및 구동력(Fx) 사이에 선형 관계가 성립된다. 그리고, 슬립율(S)(절대값)이 어느 정도 커지면, 슬립율(S)과 제동력 및 구동력(Fx)의 관계가 비선형 관계로 된다. 따라서, 타이어 특성 곡선은 선형 부분과 비선형 부분을 갖는다.
도 23의 예에 있어서의 비선형 영역에서는, 슬립율(S)이 0.1 부근에서 슬립율(S)에 대한 제동력 및 구동력(Fx)의 증가 비율이 적어진다. 그리고, 슬립율(S)이 0.15 부근에서 제동력 및 구동력(Fx)이 최대값을 나타낸다. 그 후, 슬립율(S)이 증가되는 것에 대하여 제동력 및 구동력(Fx)이 감소되게 된다. 예를 들어, 이러한 관계는, 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기(구배)에 주목하면 일목요연하다.
타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기는, 슬립율(S)의 변화량과 제동력 및 구동력(Fx)의 변화량의 비, 즉 제동력 및 구동력(Fx)의 슬립율(S)에 관한 편미분 계수로 나타낸다. 이렇게 나타내는 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기(그립 특성 파라미터에 상당)는, 상기 타이어의 특성 곡선에 대하여 교차하는 임의의 직선(a, b, c, d, …)과의 교점(도 23에서 ○표시로 나타내는 교점)에 있어서의 타이어의 특성 곡선의 접선의 기울기라고 볼 수도 있다. 그리고, 이러한 타이어의 특성 곡선 상에 있어서의 위치, 즉 슬립율(S) 및 제동력 및 구동력(Fx)을 알면 타이어의 마찰 상태의 추정이 가능하게 된다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이 타이어의 특성 곡선 상에서, 비선형 영역에서도 선형 영역에 가까운 위치(xO)에 있으면, 타이어의 마찰 상태가 안정 상태에 있다고 추정할 수 있다.
타이어의 마찰 상태가 안정 상태에 있으면, 예를 들어 타이어가 그 능력을 발휘할 수 있는 레벨에 있다고 추정할 수 있다. 또는 차량이 안정 상태에 있다고 추정할 수 있다.
도 24는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선과 마찰 원을 나타낸다. 도 24의 (a)는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선을 나타낸다. 도 24의 (b) 내지 (d)는 각 노면(μ)의 마찰 원을 나타낸다. 노면(μ)은, 예를 들어 0.2, 0.5, 1.0이다. 도 24의 (a)에 도시된 바와 같이 타이어의 특성 곡선은 각 노면(μ)에서 정성적으로 마찬가지의 경향을 나타낸다. 또한, 도 24의 (b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 노면(μ)이 작아질수록 마찰 원이 작아진다. 즉, 노면(μ)이 작아질수록 타이어가 허용할 수 있는 제동력 및 구동력이 작아진다.
도 25는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선과 원점을 지나는 임의의 직선(b, c, d)의 관계를 나타낸다. 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 도 23과 마찬가지로, 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해 임의의 직선(b, c, d)과의 교점에서 접선의 기울기를 얻는다. 즉, 각종 노면(μ)에서의 타이어의 특성 곡선에 대해서, 직선(b)과의 교점에서 접선의 기울기를 각각 얻는다. 각종 노면(μ)에서의 타이어의 특성 곡선에 대해 직선(c)과의 교점에서 접선의 기울기를 각각 얻는다. 각종 노면(μ)에서의 타이어의 특성 곡선에 대해 직선(d)과의 교점에서 접선의 기울기를 각각 얻는다. 그 결과, 동일한 직선과의 교점에서 얻어지는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 동일해지는 결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 26에서는, 상기 도 25에 도시된 직선(c)에 주목하고 있다. 도 26에 도시된 바와 같이, 동일한 직선(c)과의 교점에서 얻어지는 각종 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기는 동일해진다. 즉, 노면(μ)이 μ=0.2의 타이어의 특성 곡선 상에서의 교점(x1)을 얻는 제동력 및 구동력(Fx1)과 슬립율(S1)의 비(Fx1/S1), 노면(μ)이 μ=0.5의 타이어의 특성 곡선 상에서의 교점(x2)을 얻는 제동력 및 구동력(Fx2)과 슬립율(S2)의 비(Fx2/S2) 및 노면(μ)이 μ=1.0의 타이어의 특성 곡선 상에서의 교점(x3)을 얻는 제동력 및 구동력(Fx3)과 슬립율(S3)의 비(Fx3/S3)가 동일값으로 된다. 그리고, 그들 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상에서 얻어지는 각 교점(x1, x2, x3)에서의 접선의 기울기가 동일해진다.
도 47과 도 48은 도 25와 도 26에 도시된 안정성 계측의 원리를 증명하기 위한 실험 결과를 도시하는 도면이다. 도 47은 노멀 타이어 특성 시험 결과를 나타내고, 구동(μ)과 슬립율(λ[-(V-w)/w]) 사이의 타이어 특성을 나타내는 μ-λ 선도이다. 도 48은 안정성 계측의 원리에 따라 실험 결과를 정리하여 얻은 노멀 타이어(Cp)맵이며, 실험 결과에서도 노면 뮤의 크기에 상관없이 하나의 특성으로 통합할 수 있는 것을 알 수 있다. 도 48의 종축은 구동력 스티프니스(접선 기울기) 를 나타내고, 횡축은 구동(μ)과 λ의 비를 나타낸다.
도 44, 도 45, 도 46은 구동 시의 안정성 계측(또는 구동 시의 스티프니스 추정 수법)의 원리를 이론 모델에 의한 증명을 위해서도 사용할 수 있다.
<구동 시의 스티프니스 추정>
브러시 모델에서, 구동 토크를 부여했을 때(완전 그립 상태로부터, 완전 미끄럼 상태로 될 때까지)의 구동력(Fx)을 계산하면, 하기 수학식 19로 표현된다.
Figure 112009063340818-PCT00019
단, 각 기호의 의미는 다음과 같이 정의된다.
μ : 노면 마찰 계수(타이어와 노면 사이에서 발생 가능한 최대 마찰력을 정하는 계수)
KS : 전후 방향의 타이어 강성
λ : 구동 시의 슬립율(제동 시는 식의 형태가 바뀐다)
Figure 112009063340818-PCT00020
여기서, 상기 Fx의 식을 슬립율[λ(s)]로 정리하고, μ 이외의 계수를 상수로서 정리하면, 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00021
단, A , B, C는 노면 상태에 의존하지 않는 상수로 한다.
이때, 도 49와 같은 Fx-λ 특성을 갖는 타이어를 생각한다. 도 49는, 동일한 타이어로 노면 차이에 따른 특성차를 도시한 도면이다. 또한, 원점으로부터 기울기(K)의 보조선이 그어져 있다. 이 보조선과, 노면 마찰 계수(μ1와 μ2)일 때의 타이어 특성 곡선의 교점을, 각각 P1, P2로 한다. 점 P1과 P2에 있어서 각각 타이어 특성 곡선과 보조선의 방정식을 연립하면, 다음과 같이 쓸 수 있다(P1인 경우의 수학식 22와 P2인 경우의 수학식 23).
Figure 112009063340818-PCT00022
Figure 112009063340818-PCT00023
상기 4식을, K에 대하여 정리하면 다음 수학식 24와 같이 된다.
Figure 112009063340818-PCT00024
여기서, 도 49로부터 λ 및 μ는 반드시 양의 값이며, 또한 점 P1, P2는 보조선 Fx=Kλ 상에 있는 것을 고려하면, 다음의 비의 등식이 성립된다.
그런데, 타이어 특성 곡선의 접선의 기울기는 다음 식으로 정의된다.
Figure 112009063340818-PCT00026
이 편미분식에 점 P1, P2에 있어서의 값을 대입한다.
Figure 112009063340818-PCT00027
이상에서, 점 P1, P2에 있어서의 접선의 기울기가 동등한 것이 나타났다.
도 27은 임의의 직선과 타이어의 특성 곡선의 교점을 나타내는 제동력 및 구 동력(Fx)과 슬립율(S)(λ)의 비(Fx/S)와, 상기 교점에서의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(∂Fx/∂S)의 관계를 나타낸다. 이 도 27에서는, 각 노면(μ)(예를 들어 μ=0.2, 0.5, 1.0)에서 얻은 값을 플롯하고 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 노면(μ)에 상관없이 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 일정한 관계를 나타내고 있다.
도 28은, 상기 도 27의 플롯점을 기초로 얻은 특성 곡선(그립 특성 곡선)을 도시한다. 도 28에 도시된 바와 같이, 이 특성 곡선은 노면(μ)에 상관없이, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(그립 특성 파라미터에 상당)가 항상 일정한 관계가 있는 것을 나타내게 된다. 그로 인해, 예를 들어 건조 아스팔트 노면이나 동결 노면 등, 노면(μ)이 서로 다른 노면이어도 이 도 28에 도시된 특성 곡선이 성립된다.
이 특성 곡선은, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)가 작은 영역(소레티오 영역)에서는, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 음의 값으로 된다. 그리고, 이 영역에서는 그 비(Fx/S)가 커지는 것에 따라서, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 일단 감소되고나서 증가로 바뀐다. 여기서, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 음의 값인 것은, 제동력 및 구동력의 슬립율에 관한 편미분 계수가 음의 값인 것을 나타낸다.
또한, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)가 큰 영역(대 레티오 영역)에서는, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 양의 값으로 된다. 그리고, 이 영역에서는 그 비(Fx/S)가 커지면 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기 가 증가된다. 이 영역에서는 특성 곡선은 단조 증가 함수의 형을 하고 있다. 여기서, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 양의 값인 것은, 제동력 및 구동력의 슬립율에 관한 편미분 계수가 양의 값인 것을 나타낸다. 또한, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 최대로 되는 것은, 상기 접선의 기울기가 타이어의 특성 곡선의 선형 영역의 것인 것을 나타낸다. 또한, 선형 영역에서는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기는 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비에 상관없이, 항상 일정한 값을 나타낸다.
본건 발명자는, 이상 서술한 바와 같이 각 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선에 대해 그 타이어의 특성 곡선의 원점을 지나는 임의의 한 직선과 타이어의 특성 곡선의 교점에서 접선의 기울기가 동일해지는 점을 발견했다. 이에 의해, 본건 발명자는 노면(μ)에 상관없이, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계가 있는 특성 곡선(그립 특성 곡선)으로서 나타낼 수 있는 결과를 얻었다(도 28). 이에 의해, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)을 알면 특성 곡선을 기초로 노면(μ)의 정보를 필요로 하는 일 없이, 타이어의 마찰 상태의 정보를 얻을 수 있다. 타이어의 마찰 상태의 정보를 얻는 수순을 도 29를 사용하여 설명한다.
우선, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)을 검출한다. 그리고, 도 29의 (a)에 도시된 특성 곡선(상기 도 28과 마찬가지의 특성 곡선)을 사용함으로써, 검출된 제동력 및 구동력(Fx) 및 슬립율(S)에 대응(Fx/S에 대응)하는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 특정할 수 있다. 예를 들어, 도 29의 (a)에 도시된 바와 같 이, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(Id1, Id2, Id3, Id4, Id5)를 얻는다. 이 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기로부터, 도 29의 (b)에 도시된 바와 같이 어떤 노면(μ)의 타이어의 특성 곡선 상의 위치를 특정할 수 있다. 예를 들어, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(Id1, Id2, Id3, Id4, Id5)에 대응하는 위치(xid1, xid2, xid3, xid4, xid5)를 특정할 수 있다. 여기서, 타이어의 특성 곡선 상에 있어서의 위치는, 그 타이어의 특성 곡선이 성립되는 노면(μ)에서의, 타이어의 마찰 상태나 타이어의 능력을 나타내는 것이 된다. 이러한 것으로부터, 도 29의 (b)에 도시된 바와 같이 타이어의 특성 곡선 상의 위치를 특정할 수 있음으로써, 그 타이어의 특성 곡선이 성립되는 노면(μ)에서의, 타이어의 마찰 상태나 타이어의 능력을 알 수 있다. 예를 들어, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 음의 값 또는 0 근방일 경우(예를 들어 Id4나 Id5), 그것으로부터 특정할 수 있는 타이어의 특성 곡선 상의 위치(예를 들어 xid4나 xid5)에 기초하여 타이어의 그립력이 한계 영역에 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 수순에 의해, 제동력 및 구동력(Fx) 및 슬립율(S)만 알면, 특성 곡선을 사용함으로써 그 제동력 및 구동력(Fx) 및 슬립율(S)을 얻은 노면(μ)에서의 타이어의 마찰 상태나 타이어의 능력을 알 수 있다.
도 30은 또한 마찰 원과의 관계를 도시한다. 도 30의 (a)는 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 나타낸다(상기 도 28과 마찬가지임). 도 30의 (b)는 타이어의 특성 곡선을 나타낸다. 도 30의 (c)는 마찰 원을 나타낸다. 이들 관계에 있어서, 우선 제동력 및 구동력(Fx) 및 슬립율(S)에 대응(Fx/S에 대응)하는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(Id)를 얻는다[도 30의 (a)]. 이에 의해, 타이어의 특성 곡선 상의 위치를 특정할 수 있다[도 30의 (b)]. 또한, 마찰 원에 있어서의 제동력 및 구동력의 상대적인 값을 알 수 있다. 즉, 타이어가 허용할 수 있는 제동력 및 구동력에 대한 마진(M)을 알 수 있다. 또한, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기 자체는 슬립율(S)의 변화에 대한 제동력 및 구동력(Fx)의 변화 비율을 나타내는 것이 된다. 따라서, 도 30의 (a)에 도시된 특성 곡선의 종축의 값(타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기)은, 소위 차량 거동의 변화 속도를 나타내는 것이라고도 할 수 있다.
또한, 륜하중을 변화시켰을 때의 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 얻고 있다. 전술한 바와 마찬가지의 수순에 의해 그 관계를 얻고 있다. 도 31은, 그 관계를 도시한다. 여기서, 륜하중의 초기값(Fz)(변동이 없을 때의 륜하중의 값)에 대하여, 0.6, 0.8, 1.2, … 배로 함으로써 륜하중을 변화시키고 있다. 1.0배의 경우에는 륜하중의 초기값(Fz)으로 된다. 도 31에 도시된 바와 같이, 타이어의 륜하중이 작아지면, 각 륜하중에서 얻어지는 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 작아진다. 이때, 각 륜하중에서 얻은 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 최대값(선형 영역의 값)이, 도 31에 도시하는 특성도의 원점을 지나는 직선 상을 이동하게 된다. 또한, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 관계를 나타내는 특성 곡선은, 그 형태를 유지하고 크기가 다른 것으로 된다. 즉 상사형이며 크기가 다른 것이 된다. 이러한 륜하중과의 관계도 본건 발명자는 발견했다.
이상의 기술의 채용에 의해 실현한 제2 실시 형태에 의한 실시예를 다음에 설명한다.
본 실시예에서는, 차량은 전동 구동차이다. 도 32는 본 실시 형태의 전동 구동차의 개략 구성을 도시한다. 도 32에 도시된 바와 같이, 전동 구동차는 액셀러레이터 페달 조작량 검출부(201), 브레이크 페달 조작량 검출부(202), 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR), 가속도 센서(204), 구동 모터(205FL, 205FR) 및 시스템 제어부(206)를 구비한다.
액셀러레이터 페달 조작량 검출부(201)는 운전자에 의한 액셀러레이터 페달의 조작량을 검출한다. 액셀러레이터 페달 조작량 검출부(201)는 그 검출 결과(액셀러레이터 개방도)를 시스템 제어부(206)로 출력한다. 브레이크 페달 조작량 검출부(202)는 운전자에 의한 브레이크 페달의 조작량을 검출한다. 브레이크 페달 조작량 검출부(202)는 그 검출 결과를 시스템 제어부(206)로 출력한다. 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)는 차체에 설치된 각 차륜(207FL 내지 207RR)의 차륜속(vFL 내지 vRR)을 검출한다. 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)는 그 검출 결과를 시스템 제어부(206)로 출력한다. 가속도 센서(204)는 차량의 전후 방향의 가속도 및 횡방향의 가속도를 검출한다. 가속도 센서(204)는 그 검출 결과(전후G·횡G)를 시스템 제어부(206)로 출력한다. 구동 모터(205FL, 205FR)는 시스템 제어부(206)가 출력하 는 구동 토크 지령값(Tout)에 따른 구동 토크를 발생시켜, 구동륜(207FL, 207FR)을 회전 구동한다. 구동 토크 지령값(Tout)은 구동 모터(205FL, 205FR)를 제어하기 위하여 배터리(208)로부터 공급되는 전류이다.
도 33은 시스템 제어부(206)의 구성을 도시한다. 도 33에 도시된 바와 같이, 시스템 제어부(206)는 차체 속도 연산부(209), 토크 지령 연산부(210), 슬립율 연산부(211), 제동력 및 구동력 연산부(212), 륜하중 변화량 연산부(213) 및 최대 토크 조정 지령 연산부(214)를 구비한다.
차체 속도 연산부(209)는 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)가 검출한 차륜속(vFL 내지 vRR)을 기초로, 차체 속도(V)를 산출한다. 차체 속도 연산부(209)는 그 산출 결과를 토크 지령 연산부(210)로 출력한다. 토크 지령 연산부(210)는 액셀러레이터 페달 조작량 검출부(201)가 검출한 액셀러레이터 개방도 및 차체 속도 연산부(9)가 산출한 차체 속도(V)를 기초로, 구동 토크 기본 지령값(T)을 취득한다. 구동 토크 기본 지령값(T)은 운전자의 액셀러레이터 조작에 따른 지령값으로서, 구동 모터(205FL, 205FR)를 제어하기 위한 전류값이다. 토크 지령 연산부(210)는 취득된 구동 토크 기본 지령값(T)을 보정 출력 연산부(218)로 출력한다.
여기서, 도 34는 구동 토크 기본 지령값(T)을 취득하기 위한 토크 지령값 맵의 일례를 나타낸다. 도 34에 도시된 바와 같이, 차체 속도(V)가 커질수록, 구동 토크 기본 지령값(T)은 작아진다. 또한, 액셀러레이터 개방도가 커질수록(액셀러 레이터가 개방될수록), 구동 토크 기본 지령값(T)은 커진다.
슬립율 연산부(211)는, 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)가 검출한 차륜속(vFL 내지 vRR) 및 차체 속도 연산부(209)가 산출한 차체 속도(V)를 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 슬립율(SFL, SFR)을 산출한다. 슬립율 연산부(211)는 그 산출 결과를 최대 토크 조정 지령 연산부(214)로 출력한다.
제동력 및 구동력 연산부(212)는, 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)가 검출한 차륜속(vFL 내지 vRR) 및 최대 토크 조정 지령 연산부(214)의 보정 출력 연산부(218)(후술)가 산출한 구동 토크 지령값(Tout)을 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 제동력 및 구동력을 추정한다. 제동력 및 구동력 연산부(212)는 그 추정 결과[제동력 및 구동력(FxFL, FxFR)]를 최대 토크 조정 지령 연산부(214)로 출력한다.
륜하중 변화량 연산부(213)는 가속도 센서(4)가 검출한 전후G·횡G을 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 륜하중 변화량을 산출한다. 구체적으로는, 전후G·횡G에 따른 구동륜(207FL, 207FR)의 륜하중 변화량을 산출한다. 륜하중 변화량 연산부(213)는, 그 산출 결과를 최대 토크 조정 지령 연산부(214)로 출력한다.
최대 토크 조정 지령 연산부(214)는 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215), (하중 변화) 보정부(216) 및 보정 출력 연산부(218)를 구비한다.
제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(또는 제동력 및 구동력 스티프니스 연 산부)(215)는, 슬립율 연산부(211)가 검출한 구동륜(207FL, 207FR)의 슬립율(SFL, SFR) 및 제동력 및 구동력 연산부(212)가 추정한 구동륜(7FL, 7FR)의 제동력 및 구동력(FxFL, FxFR)을 기초로, 제동력 및 구동력(FxFL,FxFR)의 변화량과 슬립율(SFL, SFR)의 변화량의 비의 동향을 추정한다. 여기서, 상기 동향은 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기로 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 상기 동향을 제동력 및 구동력 특성 지표값이라고도 한다. 이 실시예에서는 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215)는 상기 도 28에 도시된 특성도를 맵으로 갖는다. 도 35는, 제동력 및 구동력 특성 지표값(Id)을 추정하기 위한 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵(제동력 및 구동력 스티프니스 맵)의 일례를 나타낸다. 예를 들어, 메모리 등의 기억 매체에 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 기억하고, 유지하고 있다. 이에 의해, 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215)는 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 기초로, 상기 동향인 제동력 및 구동력 특성 지표값을 추정한다. 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215)는 그 추정 결과(제동력 및 구동력 특성 지표값)를 보정 출력 연산부(218)로 출력한다. 제2 실시 형태에서는, (타이어)그립 특성 파라미터는 제동력 및 구동력(전후력) 특성 지표값에 상당한다.
(하중 변화) 보정부(216)는 륜하중 변화량 연산부(13)가 산출한 륜하중 변화량을 기초로, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 보정한다. 여기서, 상기 도 31을 사용하여 설명한 바와 같이, 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(S)의 비(Fx/S)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(제동력 및 구동력 특성 지표값)의 관계를 나타내는 특성 곡선은, 륜하중에 따라 변화된다. 구체적으로는, 륜하중에 따라 크기가 서로 다른 상사형의 특성 곡선이 된다. 이러한 것으로부터 하중 변화 보정부(216)는 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵(도 35의 맵)을, 그 횡축(Fx/S)과 종축(제동력 및 구동력 특성 지표값)의 비를 유지하면서 보정한다. 예를 들어, 륜하중 변화량 연산부(213)가 산출한 륜하중 변화량이 륜하중의 초기값을 감소시키는 것이면, 그 륜하중에 따라서 작게 한 상사형의 특성 곡선으로 하는 보정을 한다.
또한, (하중 변화) 보정부(216)는 하중 변화 보정 함수에 따라 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵의 축척비를 산출하여 축척비로 보정할 수도 있다. 하중 변화 보정 함수는, 변동이 없을 때의 륜하중(초기값)을 륜하중 변화량 연산부(13)가 산출한 륜하중 변화량에 가산하고, 그 가산값을 상기 초기값으로 나누어 그 제산값으로부터 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵의 축척비를 산출하는 함수이다. 이에 의해, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 그 횡축(Fx/S)과 종축(제동력 및 구동력 특성 지표값)의 비를 유지하면서, 그 산출된 축척비를 승산함으로써(배로 함으로써) 보정한다.
보정 출력 연산부(218)는 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215)가 산출한 제동력 및 구동력 특성 지표값을 기초로, 토크 지령 연산부(210)가 산출한 구동 토크 기본 지령값(T)을 보정한다. 구체적으로는, 보정 출력 연산부(218)는 타이어의 그립력이 한계 영역에 달하지 않도록 토크 지령 연산부(210)가 산출한 구동 토크 기본 지령값(T)을 보정한다. 즉, 보정 출력 연산부(218)는, 도 36에 도시된 바와 같이 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값(제동력 및 구동력 특성 지표값이 0)으로 되지 않도록 구동 토크 기본 지령값(T)을 보정한다. 보정 출력 연산부(218)는 그 보정 결과[구동 토크 지령값(Tout)]를 구동 모터(205FL, 205FR) 및 제동력 및 구동력 연산부(212)로 출력한다. 여기서, 보정 출력 연산부(218)는 타이어의 그립력이 한계 영역에 달하지 않도록 구동 토크 기본 지령값(T)을 보정할 때에, 타이어 그립력의 한계 영역에 대하여 여유를 갖게 한 값으로 보정해도 좋다. 예를 들어, 제어의 오차 등으로 한계 영역에 대하여 안전 마진이 필요할 경우 등에 유효하다.
도 36에서는 종축이 그립 특성 파라미터를 나타내고, 횡축은 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 나타내고 있다. 그립 특성 파라미터를 소정의 크리티컬 파라미터값과 비교하여 제어의 모드를 변경할 수 있다. 도 36의 예에서는 동그라미로 나타낸 크로스 오버점으로 슬립율을 올리는 제어와 내리는 제어를 구별하고 있다. 도 36의 예에서는 크리티컬 파라미터값은 제로이며, 그립 특성 파라미터가 제로보다 클 때는 슬립율을 올리는 제어를 행하고, 제로 이하인 경우는 슬립율을 내리는 제어를 행하고 있다. 이와 달리, 크리티컬 파라미터값을 예를 들어 제로보다 큰 소정값으로 설정할 수도 있다.
도 37은 시스템 제어부(206)에서의 연산 처리 수순을 도시한다. 시스템 제어부(206)는 이 연산 처리를 차량 주행 중에 실행한다.
도 37에 도시된 바와 같이, 처리를 개시하면 우선 스텝 S501에 있어서, 시스템 제어부(206)는 제동력 및 구동력 특성 지표값 산출 처리를 실행한다. 즉, 시스 템 제어부(206)는 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)가 검출한 각 차륜(207FL 내지 207RR)의 차륜속 및 가속도 센서(204)가 검출한 전후G·횡G를 기초로, 차체 속도(V), 슬립율(SFL, SFR), 제동력 및 구동력(FxFL, FxFR) 및 륜하중 변화량을 산출한다. 시스템 제어부(206)는, 그로부터 산출 결과를 기초로, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 사용하여 제동력 및 구동력 특성 지표값을 추정한다[차체 속도 연산부(209), 슬립율 연산부(211), 제동력 및 구동력 연산부(212), 륜하중 변화량 연산부(213), 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215) 및 하중 변화 보정부(216)의 처리에 대응]. 여기에서 사용하는 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵은, 륜하중 변화량에 따라 보정한 것이다. 제동력 및 구동력 특성 지표값 산출 처리 내용에 대해서는 도 38을 사용하여 상세하게 후술한다.
계속하여 스텝 S502에 있어서, 시스템 제어부(206)는 운전자가 액셀러레이터 페달 조작 또는 브레이크 페달 조작을 하고 있는지의 여부를 판정한다. 즉, 시스템 제어부(206)는 제동 및 구동 지령 중인지의 여부를 판정한다. 시스템 제어부(206)는 제동 및 구동 지령 중인 경우, 스텝 S503으로 진행하고, 제동 및 구동 지령 중이 아닐 경우, 상기 스텝 S501로 되돌아간다.
스텝 S503에서는 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501에서 산출된 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값인지의 여부를 판정한다. 즉, 시스템 제어부(206)는 타이어의 그립력이 한계 영역에 있는지의 여부를 판정한다. 시스템 제어부(206)는 음의 값인 경우, 스텝 S504로 진행하고, 음의 값이 아닐 경우, 스텝 S505로 진행된다. 이와 같이, 스텝 S503에서는 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값과 비교된다.
스텝 S504에서는 시스템 제어부(206)는 이 연산 처리가 전회 실행했을 때에 산출된 구동 토크 지령값(Tout)으로부터 소정값을 감산한다. 여기서, 소정값은 제동력 및 구동력 조정 게인(Gain)에 추가 게인(L)을 곱한 승산값이다. 제동력 및 구동력 조정 게인(Gain)은, 예를 들어 노면(μ)에 따른 게인이다. 추가 게인(L)은 공전을 바로 멈추기 위한 게인이다(L>0). 시스템 제어부(6)는, 그 감산 결과를 새로운 구동 토크 지령값(Tout)으로서 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력한다. 그 후, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501로 되돌아간다. 스텝 S504의 제어 동작은 그립 특성 파라미터를 크리티컬 파라미터값보다 증대시키는 그립 리커버리 제어에 상당한다.
스텝 S505에서는, 시스템 제어부(6)는 상기 스텝 S501에서 산출된 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제1 임계값 미만인지의 여부를 판정한다. 즉, 시스템 제어부(206)는 타이어의 그립력이 한계 영역에 대하여 어느 정도 여유가 있는지를 판정한다. 여기서, 제1 임계값은, 예를 들어 선형 영역에 있어서의 제동력 및 구동력 특성 지표값의1/10의 값이다. 즉, 제1 임계값은 타이어가 그립 상태에 있을 때 또는 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달했을 때의 제동력 및 구동력 특성 지표값의 1/10의 값이다. 시스템 제어부(206)는 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제1 임계값 미만인 경우, 스텝 S506으로 진행하고, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제1 임 계값 이상인 경우, 스텝 S509로 진행한다. 그립 특성 파라미터(제동력 및 구동력 특성 지표값)가 크리티컬 파라미터값(제로)보다 크지만 제1 임계값(파라미터 임계값)보다는 작은 영역을 마지널 영역이라고 할 수도 있다.
스텝 S506에서는, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501에서 산출된 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하 중(감소되고 있는)인지의 여부를 판정한다. 시스템 제어부(206)는 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하 중인 경우, 스텝 S507로 진행하고, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하 중이 아닐 경우, 스텝 S508로 진행한다.
스텝 S507에서는, 시스템 제어부(206)는 이 연산 처리를 전회 실행했을 때에 산출된 구동 토크 지령값(Tout)으로부터 제동력 및 구동력 조정 게인(Gain)을 감산한다. 시스템 제어부(206)는 그 감산 결과를 새로운 구동 토크 지령값(Tout)으로서 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력한다. 그 후, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501로 되돌아간다.
스텝 S508에서는 시스템 제어부(206)는 이 연산 처리를 전회 실행했을 때에 산출된 구동 토크 지령값(Tout)을 상한으로 하여 유지한다. 또한, 시스템 제어부(206)는 액셀러레이터 페달 조작량 검출부(201)가 검출한 액셀러레이터 개방도 및 차체 속도 연산부(209)가 산출한 차체 속도(V)를 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 구동 토크 기본 지령값(T)을 산출한다. 시스템 제어부(206)는 그 산출 결과를 새로운 구동 토크 지령값(Tout)으로서 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력한다. 그 후, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501로 복귀된다. 스텝 S506, S507, S508의 제어는 그립 저하 예방 제어라고 할 수 있다. 그립 저하 예방 제어는 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값에 근접했을 때 크리티컬값을 향하여 그립 특성 파라미터가 저하되는 것을 예방하는 제어이다.
한편, 스텝 S509에서는 시스템 제어부(206)는 목표 가속도로 가속하도록 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟고 있는지의 여부를 판정한다. 즉, 시스템 제어부(206)는 가속도 지령이 목표 가속도인지의 여부를 판정한다. 본 실시예에서는 목표 가속도를 최대 가속도 지령(최대 G 지령)으로 하고 있지만, 이것에 한하는 것이 아니라, 차량의 능력의 최대 가속도에 대하여 여유를 갖는 목표 가속도로 설정하는 경우도 있다. 시스템 제어부(206)는 가속도 지령이 최대 가속도 지령인 경우, 스텝 S510으로 진행하고, 가속도 지령이 최대 가속도 지령이 아닐 경우, 스텝 S512로 진행한다. 스텝 S509는 차량 운전자의 전후력 증대 요구가 있는지의 여부를 체크하는 스텝에 상당한다.
스텝 S510에서는 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501에서 산출된 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값보다도 큰지의 여부를 판정한다. 즉, 시스템 제어부(206)는 타이어의 그립력이 한계 영역에 대하여 어느 정도 여유가 있는지의 여부를 판정한다. 여기서, 제2 임계값은 제1 임계값보다도 큰 값이다(제2 임계값>제1 임계값). 제2 임계값은, 예를 들어 선형 영역의 제동력 및 구동력 특성 지표값의 2/10의 값이다. 즉, 제2 임계값은, 타이어가 그립 상태에 있을 때 또는 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달했을 때의 제동력 및 구동력 특성 지표값의 2/10의 값이다. 시스템 제어부(206)는 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값보다도 클 경우, 스텝 S511로 진행하고, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값 이하인 경우, 상기 스텝 S512로 진행한다.
또한, 센싱이나 추정의 정밀도, 구동 모터(205FL, 205FR)의 응답성 등을 감안하여 제1 임계값 및 제2 임계값을, 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달했을 때의 제동력 및 구동력 특성 지표값의 1/10, 2/10로 하는 예를 나타냈다. 그러나, 그 밖에도 제1 임계값 및 제2 임계값으로서, 정방향으로 마진을 남긴 0 근방의 값을 사용할 수도 있다.
스텝 S511에서는 시스템 제어부(206)는 이 연산 처리를 전회 실행했을 때에 산출된 구동 토크 지령값(Tout)에 제동력 및 구동력 조정 게인(Gain)을 가산한다. 시스템 제어부(206)는 그 가산값을 새로운 구동 토크 지령값(Tout)으로서 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력한다. 그 후, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501로 되돌아간다.
스텝 S512에서는, 시스템 제어부(206)는 액셀러레이터 페달 조작량 검출부(201)가 검출한 액셀러레이터 개방도 및 차체 속도 연산부(209)가 산출한 차체 속도(V)를 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 구동 토크 기본 지령값(T)을 산출한다. 시스템 제어부(206)는 그 산출 결과를 새로운 구동 토크 지령값(Tout)으로서 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력한다. 그 후, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S501로 되돌아간다.
도 38은 상기 스텝 S501에서 실행하는 제동력 및 구동력 특성 지표값 산출 처리의 처리 수순을 나타낸다.
도 38에 도시된 바와 같이, 처리를 개시하면 우선 스텝 S601에 있어서, 시스템 제어부(206)는 차륜속 검출부(203FL 내지 203RR)에 의해 각 차륜(207FL 내지 207RR)의 차륜속(vFL 내지 vRR)을 검출한다. 계속하여 스텝 S602에 있어서, 시스템 제어부(206)는 가속도 센서(204)에 의해 전후G·횡G를 검출한다. 계속하여 스텝 S603에 있어서, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S602에서 검출된 전후G·횡G를 기초로, 륜하중 변화량을 검출한다[륜하중 변화량 연산부(213)의 처리에 대응].
계속하여 스텝 S604에 있어서, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S603에서 검출된 륜하중 변화량을 기초로, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 보정한다[하중 변화 보정부(216)의 처리에 대응]. 계속하여 스텝 S605에 있어서, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S601에서 검출된 차륜속(vFL 내지 vRR)을 기초로, 차체 속도(V)를 산출한다[차체 속도 연산부(209)의 처리에 대응]. 계속하여 스텝 S606에 있어서, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S601에서 검출된 차륜속(vFL, vFR) 및 상기 스텝 S605에서 산출된 차체 속도(V)를 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 슬립율(SFL, SFR)을 산출한다[슬립율 연산부(211)의 처리에 대응]. 계속하여 스텝 S607에 있어서, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S601에서 검출된 차륜속(vFL 내지 vRR) 및 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력된 구동 토크 지령값(Tout)(타이어각 가속도, 모터 전류) 을 기초로, 구동륜(207FL, 207FR)의 제동력 및 구동력(FxFL, FxFR)을 산출한다[제동력 및 구동력 연산부(212)의 처리에 대응]. 계속해서 스텝 S608에 있어서, 시스템 제어부(206)는 상기 스텝 S607에서 산출된 제동력 및 구동력(FxFL, FxFR) 및 상기 스텝 S606에서 산출된 슬립율(SFL, SFR)을 기초로, 상기 스텝 S604에서 보정된 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵에 따라서 제동력 및 구동력 특성 지표값을 산출한다. 그리고, 시스템 제어부(206)는 이 연산 처리를 종료한다[제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215)의 처리에 대응]. 스텝 S608은 제동력 및 구동력(전후력)과 슬립율의 비를 구하는 서브 스텝과, 그 비로부터 소정의 관계에 따라 제동력 및 구동력 특성 지표값(또는 그립 특성 파라미터)을 (테이블 룩업, 수식의 연산 혹은 그 밖의 방법에 의해) 정하는 서브 스텝을 갖도록 구성할 수도 있다.
(동작 및 작용)
동작 및 작용은 다음과 같다.
우선, 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟았을 때에 구동륜(207FL, 207FR)의 구동력이 너무 커서 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달하여 구동륜(207FL, 207FR)이 공전했다고 가정하자. 그러면, 타이어의 그립력이 한계 상태에 있다고 판정하여(상기 스텝 S503의 판정 처리에서 「예」라고 판정하여) 구동 토크 지령값(Tout)을 작게 한다(상기 스텝 S501→스텝 S502→스텝 S503→스텝 S504). 이에 의해, 구동 모터(205FL, 205FR)가 출력하는 구동 토크가 작아진다. 그리고, 처리 플로우(상기 도 37의 처리 플로우)를 반복하여 실행함으로써, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값으로 될 때까지(상기 스텝 S503의 판정 처리에서 「아니오」라고 판정할 때까지), 구동 토크 지령값(Tout)이 작아진다. 이에 의해, 구동 모터(205FL, 205FR)가 출력하는 구동 토크가 더욱 작아진다. 이와 같이 함으로써, 타이어의 그립력이 한계 영역으로부터 복귀되어, 구동륜(207FL, 207FR)의 공전을 억제할 수 있다. 이러한 제어를 그립 리커버리 제어라고 할 수 있다.
한편, 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟았을 때에 구동륜(207FL, 207FR)의 구동력이 너무 커서, 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달하지는 않았지만, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하되어 제1 임계값보다 작은 양의 값으로 되었다고 가정하자. 그러면, 타이어의 그립력의 여유가 적다고(마지널 영역에 있다고) 판정하여 (상기 스텝 S503의 판정 처리에서 「아니오」라고 판정하여), 구동 토크 지령값(Tout)을 약간 작게 한다(상기 스텝 S503→스텝 S505→스텝 S506→스텝 S507). 이에 의해, 구동 모터(205FL, 205FR)가 출력하는 구동 토크가 그 때까지보다 약간 작아진다. 그리고, 처리 플로우를 반복 실행함으로써, 제동력 및 구동력 특성 지표값의 저하가 멈출 때까지 구동 토크 지령값(Tout)이 작아진다. 이에 의해, 구동 모터(205FL, 205FR)가 출력하는 구동 토크가 더욱 작아진다. 이렇게 함으로써, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 작아져, 타이어의 그립력의 한계 영역에 대한 여유가 적어지는 것을 방지할 수 있다(그립 저하 예방 제어).
또한, 구동 토크 지령값(Tout)을 작게 함으로써, 제동력 및 구동력 특성 지표값의 저하가 멈추었다고 가정하자. 이때, 그 시점에서의 제동 및 구동 토크를 일시적으로 구동 토크 지령값(Tout)의 상한으로 하여 유지한다(상기 스텝 S506→스텝 S508). 이때, 액셀러레이터 개방도가 감소된 경우에는 구동 토크 지령값(Tout)도 감소된다.
한편, 타이어가 그립 상태이며, 최대 가속도로 가속되도록 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟았을 때에 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값보다 큰 양의 값이었다고 가정하자. 그러면, 타이어의 그립력이 목표 영역에 없다고 판정하여(상기 스텝 S503의 판정 처리에서 「아니오」라고 판정하여) 구동 토크 지령값(Tout)을 크게 한다(상기 스텝 S505→스텝 S509→스텝 S510→스텝 S511). 이에 의해, 구동 모터(205FL, 205FR)가 출력하는 구동 토크가 커진다. 그리고, 처리 플로우를 반복해 실행함으로써, 구동 토크가 보다 커져, 가속도가 보다 커진다. 여기서 목표 영역은, 타이어 그립의 한계 영역으로 해도 좋고, 한계 영역에 대하여 여유를 갖게 한 영역으로 해도 좋다.
또한, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값으로 되면, 구동 토크 기본 지령값(T)을 새로운 구동 토크 지령값(Tout)으로서 구동 모터(205FL, 205FR)로 출력한다(상기 스텝 S510→스텝 S512). 이에 의해, 운전자의 액셀러레이터 페달 조작에 따른 구동 토크가 구동 모터(205FL, 205FR)로부터 저감된다.
또한, 이 제2 실시 형태를 다음과 같은 구성에 의해 실현할 수도 있다.
즉, 이 실시 형태에서는, 타이어 모델로부터 산출되는 타이어 특성을 기초로 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 작성하는 예를 나타냈다. 이에 대해, 예를 들어 실제의 타이어에 의한 실험값을 기초로 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 작성할 수도 있다.
또한, 이 실시 형태에서는 제동력 및 구동력과 슬립율의 비 및 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 각각 좌표축으로 한 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 예시했다. 이에 대해, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비 및 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 각각 변수로 한 함수식을 사용할 수도 있다. 이 경우, 실제의 타이어에 의한 실험값, 또는 타이어 모델로부터 산출되는 타이어 특성을 기초로 함수식을 작성한다. 이에 의해, 함수식을 비교적 용이하게 작성할 수 있다. 또한, 함수식으로서는, 2차 이상의 다항식이 바람직하고, 특히 3차 이상의 다항식을 사용한다. 이에 의해, 실험값과 거의 동등한 제동력 및 구동력 특성 지표값을 산출할 수 있다. 이 경우, 그러한 함수식을 기초로 구축된 연산부가, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비를 입력으로 하여, 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 출력한다.
또한, 이 실시 형태에서는, 제동력 및 구동력 특성 지표값을 기초로, 제동력 및 구동력을 제어하는 예를 나타내었다(상기 도 37의 처리). 이에 대해, 제동력 및 구동력 특성 지표값을 기초로, 타이어의 마찰 상태를 추정하거나, 차량 상태량을 추정하거나 하는 것에 머물게 할 수도 있다. 구체적으로는, 제동력 및 구동력 특성 지표값의 값 그 자체, 또는 소정의 임계값과의 비교에 의해 타이어의 마찰 상 태나 차량 상태량을 추정한다. 그리고, 이렇게 추정된 타이어의 마찰 상태나 차량 상태량을, 제동력 및 구동력 제어 이외의 다른 제어, 장치 등을 위한 정보로서 사용할 수 있다.
또한, 이 실시 형태에서는 구동륜(207FL, 207FR)의 구동력이 과잉일 때에 구동력를 저감시키는 구동력 제어에 사용하는 예를 나타내었다. 이에 대해, 제동력을 저감시키는 제동력 제어에 사용할 수도 있다. 예를 들어, 제동력이 과잉일 때에, 그 제동력을 저감시키는 제동력 제어에 사용할 수도 있다. 즉, 상기 도 15의 처리를 따른다고 하면, 차륜이 제동 토크를 발생시키고 있을 때에 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값으로 되면, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값으로 될 때까지 제동 토크를 서서히 저감시킨다. 또한, 차륜이 제동력을 발생시키고 있을 때에, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하되어 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제1 임계값보다도 작은 양의 값으로 되면, 구동 모터(205FL, 205FR)에 의한 제동 토크의 증대를 억제한다. 또한, 차륜이 제동력을 발생시키고 있을 때에, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값일 경우, 최대 감속도로 감속되도록 브레이크 페달을 밟으면 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값 이하의 양의 값으로 될 때까지 제동 토크가 서서히 증가된다.
도 39는 상기 제동력 제어를 행했을 경우의 결과(제안 수법)와 종래의 ABS(Antilock Brake System) 제어를 행한 경우의 결과(종래 수법)를 도시한다. 이 결과는, 초기 속도 100㎞/h로부터 한계 제동을 행했을 때의 결과를 나타낸다. 또 한, 상기 결과는 모두 시뮬레이션 결과이다. 도 39의 (a)는 제어에 의한 브레이크 동작(제동력)을 도시한다. 도 39의 (b)는 제어를 실시한 것에 의한 차속 변화를 나타낸다. 이들 결과로부터, 종래 수법에 비해 제안 수법은 제동 거리를 20％ 정도 단축할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 이 실시 형태에서는 전동 구동차에 적용하는 예를 나타냈다. 이에 대해, 예를 들어 엔진 구동차에 있어서의 트랙션 컨트롤이나, 유압 브레이크에 의한 제동력 제어에도 응용 가능하다.
또한, 이 실시 형태에서는 차륜속(vFL 내지 vRR)을 기초로 차체 속도(V)를 산출하는 예를 나타내었다. 이에 대해, 예를 들어 가속도 센서(4)의 검출 결과를 사용하여, 차륜속(vFL 내지 vRR)으로부터 산출되는 차체 속도(V)의 추정값을 보정할 수도 있다. 이에 의해, 차체 속도(V)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 제동력 및 구동력 연산부(12)는 차륜의 제동력 및 구동력을 검출하는 제동력 및 구동력 검출 수단을 실현하고 있다. 또한, 슬립율 연산부(11)는 상기 차륜의 슬립율을 검출하는 슬립율 검출 수단을 실현하고 있다. 또한, 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(15)는 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비와, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 관계를 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기초로, 상기 제동력 및 구동력 검출 수단이 검출한 제동력 및 구동력과 상기 슬립율 검출 수단이 검출한 슬립율의 비에 대응하는 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 취득하는 취득 수단을 실현하고 있다. 여기서, 상기 타이어 마찰 상태 추정용 정보는 상기 제동력 및 구동력과 슬립율의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 정보이다. 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵은, 이 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 실현하고 있다.
또한, 시스템 제어부(206)에 의한 제동력 및 구동력 특성 지표값의 판정 처리는, 상기 취득 수단이 취득한 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 기초로, 타이어 마찰 상태를 추정하는 타이어 마찰 상태 추정 수단을 실현하고 있다. 여기서,제동력 및 구동력 특성 지표값의 판정 처리는, 상기 도 37의 스텝 S503, 스텝 S505, 스텝 S506 및 스텝 S510의 처리이다. 또한, 시스템 제어부(206)에 의한 제동력 및 구동력 제어 처리는 상기 취득 수단이 취득한 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 기초로, 상기 차륜의 제동 및 구동 토크를 제어하는 제동 및 구동 토크 제어 수단을 실현하고 있다. 여기서, 시스템 제어부(206)에 의한 제동력 및 구동력 제어 처리는, 상기 도 37의 처리이다.
또한, 이 실시 형태에서는 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비와, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 관계를 나타내는 것이며, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기초로, 검출 차륜 슬립율과 검출 제동력 및 구동력의 비에 대응하는 제동력 및 구 동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 취득하고, 그 취득된 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 기초로, 타이어 마찰 상태를 추정하는 차량 상태 추정법을 실현하고 있다.
또한, 이 실시 형태에서는 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비와, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 관계를 나타내는 것이며, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기초로, 검출 제동력 및 구동력과 검출 차륜 슬립율의 비에 대응하는 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 취득하고, 그 취득된 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 기초로, 상기 차륜의 제동 및 구동 토크를 제어하는 제동력 및 구동력 제어 방법을 실현하고 있다.
또한, 이 실시 형태에 있어서 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 기억하는 메모리 등의 기억 매체는 차량 상태를 추정하기 위한 정보를 기억하는 기억 매체이며, 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비와, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 관계를 나타내는 것이며, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일하면, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비가 각 노면(μ)에서 얻은 값으로 동일해지는 것을 나타내는 타이어 마찰 상태 추정용 정보를 기억하는 기억 매체를 실현하고 있다.
또한, 이 실시 형태에서는, 차륜의 제동력 및 구동력을 검출하는 제동력 및 구동력 검출 수단과, 상기 차륜의 슬립율을 검출하는 슬립율 검출 수단과, 상기 제동력 및 구동력 검출 수단이 검출한 제동력 및 구동력과 상기 슬립율 검출 수단이 검출한 슬립율에 기초하여 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 동향을 추정하는 동향 추정 수단과, 상기 동향 추정 수단으로 추정된 비의 동향에 기초하여 상기 차륜의 타이어 마찰 상태를 판정하는 마찰 상태 판정 수단을 구비하는 차량 상태 추정 장치를 실현하고 있다.
그리고, 이 실시 형태에서는, 차륜의 제동력 및 구동력을 검출하는 제동력 및 구동력 검출 수단과, 상기 차륜의 슬립율을 검출하는 슬립율 검출 수단과, 상기 제동력 및 구동력 검출 수단이 검출한 상기 제동력 및 구동력과 상기 슬립율 검출 수단이 검출한 상기 슬립율에 기초하여 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 동향을 추정하는 동향 추정 수단과, 상기 동향 추정 수단으로 추정된 비의 동향에 기초하여 상기 차륜의 제동 및 구동 토크를 제어하는 제동 및 구동 토크 제어 수단을 구비하는 제동력 및 구동력 제어 장치를 실현하고 있다.
즉, 제동력 및 구동력 연산부(212)가 제동력 및 구동력 검출 수단을 실현하고 있다. 슬립율 연산부(11)가 슬립율 검출 수단을 실현하고 있다. 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215)가 동향 추정 수단을 구성하고 있다. 보정 출력 연산부(218)가 마찰 상태 판정 수단을 실현하고 있다. 제동력 및 구동력 특성 지표값 연산부(215) 및 보정 출력 연산부(218)가 제동 및 구동 토크 제어 수단을 실현하고 있다.
또한, 이 실시 형태에서는 차륜의 제동력 및 구동력과 상기 차륜의 슬립율에 기초하여 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 동향을 추정하고, 그 추정 결과에 기초하여 상기 차륜의 타이어 마찰 상태를 판정하는 차량 상태 추정 방법을 실현하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 차륜의 제동력 및 구동력과 상기 차륜의 슬립율에 기초하여 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비의 동향을 추정하고, 그 추정 결과에 기초하여 상기 차륜의 제동 및 구동 토크를 제어하는 제동력 및 구동력 제어 방법을 실현하고 있다.
(효과)
본 실시 형태에 있어서의 효과는 다음과 같다.
(1) 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비를 기초로, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비인 제동력 및 구동력 특성 지표값(상기 비의 동향)을 추정하고, 그 추정 결과를 기초로 구동륜의 타이어 마찰 상태를 판정하고 있다. 이에 의해, 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율을 검출할 수 있으면, 그 비를 기초로, 타이어 마찰 상태를 추정하기 위한 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 취득할 수 있다.
이에 의해, 타이어의 그립력이 한계 영역에 있을 때에도, 타이어 마찰 상태를 보다 적절하게 추정할 수 있어, 차량 상태를 보다 적절하게 나타내는 상태량을 추정할 수 있다. 또한, 노면(μ)에 상관없이, 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비와, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비가 항상 일정한 관계를 나타낸다. 이에 의해, 노면(μ)에 상관없이, 타이어 마찰 상 태를 보다 적절하게 추정할 수 있고, 차량 상태를 보다 적절하게 나타내는 상태량을 추정할 수 있다.
따라서, 차륜의 슬립율과 노면의 마찰 계수에 대응하는 점과 원점을 지나는 직선의 기울기를, 차륜의 제동력 및 구동력을 제어하기 위한 상태량으로서 사용하는 방법(종래 방법)과 달리, 타이어의 그립력이 한계 영역에 있을 때에도, 타이어 마찰 상태를 보다 적절하게 추정할 수 있다. 그리고, 차량 상태를 보다 적절하게 나타내는 상태량을 추정할 수 있다.
(2) 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵은, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비가 증가될수록, 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비(제동력 및 구동력의 슬립율에 관한 편미분 계수)가 증가되는 정보로 이루어진다. 즉, 타이어 마찰 상태 또는 차량 상태가, 안정 영역 또는 그에 가까운 영역에 있을 경우의 정보로 이루어진다. 이러한 정보로 이루어지는 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 사용함으로써, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비로부터 비교적 용이하게 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 얻을 수 있다. 그 결과, 타이어 마찰 상태를 높은 정밀도로 추정할 수 있어, 차량의 제동력 및 구동력을 보다 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 안정 영역 또는 그에 가까운 영역에 있는 타이어 마찰 상태 또는 차량 상태를 추정함으로써, 안정된 제동력 및 구동력 제어를 실현할 수 있다.
(3) 타이어 마찰 상태(차량 상태의 상태량)의 추정에, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비 및 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 각각 좌표축으로 한 특성 곡선으로 이루어지는 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 사용하고 있다. 또는, 타이어 마찰 상태의 추정에, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비 및 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 각각 변수로 한 함수식을 사용하고 있다. 이에 의해, 제동력 및 구동력과 슬립율의 비로부터, 비교적 용이하게 제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비를 얻을 수 있다. 이 결과, 타이어 마찰 상태를 높은 정밀도로 추정할 수 있고, 차량 상태의 상태량을 높은 정밀도로 추정할 수 있다. 또한, 차량의 제동력 및 구동력을 보다 적절하게 제어할 수 있다.
(4) 륜하중을 기초로, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵을 보정하고 있다. 이에 의해, 제동력 및 구동력 특성 지표값(제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(5) 륜하중을 기초로, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵이 나타내는 특성 곡선의 상사형 형상으로 하면서 그 크기를 보정하고 있다. 즉, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵이 륜하중에 따라서 상사형 형상으로 변화되는 것을 이용하여 보정하고 있다. 이에 의해, 제동력 및 구동력 특성 지표값(제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(6) 륜하중을 기초로, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵의 특성 곡선의 최대값이 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵에서 원점을 지나는 직선 상을 이동하도록 하여 특성 곡선의 상사형 형상으로 하면서, 그 크기를 보정한다. 즉, 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵의 특성 곡선의 최대값이 차륜의 슬립율의 변화에 대하여 제동력 및 구동력이 선형 변화되는 영역에서의 상기 차륜의 슬립율의 변화량과 상기 제동력 및 구동력의 변화량의 비를 나타내는 값이며, 상기 최대값이 륜하중에 따라서 제동력 및 구동력 특성 지표값 맵에서 원점을 지나는 직선 상을 이동하는 것을 이용하여, 보정하고 있다. 이에 의해, 제동력 및 구동력 특성 지표값(제동력 및 구동력의 변화량과 슬립율의 변화량의 비)의 추정 정밀도를 향상시키고, 또한 그 보정을 용이하게 행할 수 있다.
(7) 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율을 기초로, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비인 제동력 및 구동력 특성 지표값을 추정하고(스텝 S501 및 스텝 S608), 그 추정 결과를 기초로 차륜의 제동력 및 구동력을 제어하고 있다(스텝 S5103 내지 S511).
이에 의해, 타이어의 그립력이 한계 영역에 있을 때에도, 차량의 제동력 및 구동력을 보다 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 노면(μ)에 상관없이, 차륜의 제동력 및 구동력과 차륜의 슬립율의 비와, 상기 제동력 및 구동력의 변화량과 상기 슬립율의 변화량의 비가 항상 일정한 관계를 나타낸다. 이에 의해, 노면(μ)에 상관없이, 차량의 제동력 및 구동력을 보다 적절하게 제어할 수 있다.
따라서, 차륜의 슬립율과 노면의 마찰 계수에 대응하는 점과 원점을 지나는 직선의 기울기를 기초로 차륜의 제동력 및 구동력을 제어하는 방법(종래 방법)과 달리 타이어의 그립력이 한계 영역에 있을 때에도 차량의 제동력 및 구동력을 보다 적절하게 제어할 수 있다.
(8) 구동륜이 구동 토크를 발생시키고 있을 때에, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값으로 되면, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값으로 될 때까 지, 구동 토크를 서서히 저감시키고 있다(스텝 S502→스텝 S503→스텝 S504). 이에 의해, 타이어의 그립력이 한계 영역에 있을 때에 차륜이 공전해도 필요 최저한의 범위 내에서 구동력을 저감시켜 공전을 멈출 수 있다. 이에 의해, 조기에 제동력을 복귀시킬 수 있다.
또한, 일반적으로 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달하여 차륜이 공전을 개시하면, 원래의 그립 상태로 복귀시키기 위해서는 그립력이 한계 영역에 도달하기 직전보다도 구동 토크를 저하시켜야 한다.
예를 들어, 도 40에 도시된 바와 같이, 슬립율이 작은 상태(0 내지 0.05), 즉 타이어가 그립 상태에 있을 때에는 구동 모터(205FL, 205FR)로의 공급 전류값을 증가시키면, 타이어는 보다 큰 구동력을 발생시킨다. 이때, 공급 전류가 특정한 전류값(예를 들어, 200A)을 초과하고, 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달하고, 슬립율이 증대되면(0.05 이상으로 되면), 구동륜(207FL, 207FR)에서 공전이 발생한다. 그리고, 공전이 발생하면, 공급 전류를 공전이 발생하기 직전의 전류값(200A)으로 저하시켜도 공전은 바로는 수습되지 않는다. 도 40의 특성이면, 타이어를 그립 상태로 복귀시키기 위해서는 100A 정도까지 전류값을 저하시켜야 한다.
도 41은 구동륜(207FL, 207FR)에 공전이 발생한 후에, 공급 전류를 저하시킨 경우의 시뮬레이션 결과를 나타내는 타임챠트이다. 이 시뮬레이션에서는, 구동 모터(205FL, 205FR)로의 공급 전류를 250A로 하여, 구동륜(207FL, 207FR)에 공전이 발생한 후에 공급 전류를 150A로 저하시키고 있다. 이 타임차트에 의하면, 공급 전류 를 공전이 발생하기 직전의 전류값보다도 낮은 150A로 저하시켜도 공전이 수습되지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 타이어의 그립력이 한계 영역에 도달할 때의 구동 토크 및 타이어를 그립 상태로 복귀시키기 위한 구동 토크는, 노면(μ)에 따라 서로 다른 값을 취한다. 그로 인해, 종래 노면(μ)의 검출이 곤란한 실제 환경 하에 있어서는 구동 토크를 노면에 상관없이 확실하게 그립 상태로 복귀할 수 있는 값까지 대폭으로 지령값(전류값)을 저하시켜야 했다. 이에 대해, 본 발명을 적용한 경우 애당초 노면(μ)의 정보가 불필요하기 때문에, 과부족이 없는 지령값(전류값)으로, 그립 상태로 적확하게 복귀시킬 수 있다.
(9) 차륜이 제동 토크를 발생시키고 있을 때에 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값으로 되면, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값으로 될 때까지 제동 토크를 서서히 저감시키고 있다. 이에 의해, 타이어의 그립력이 한계 영역에 있을 때에, 차륜이 로크되어도 필요 최저한의 범위 내에서 제동력을 저감시켜, 로크를 해제할 수 있다. 이에 의해, 조기에 제동력을 복귀시킬 수 있다.
(10) 구동륜이 구동 토크를 발생시키고 있을 때에, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하되어 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제1 임계값보다도 작은 양의 값으로 되면, 구동 모터(205FL, 205FR)에 의한 구동 토크의 증대를 억제하고 있다(스텝 S502→스텝 S503→스텝 S505→스텝 S506→스텝 S507). 이와 같이, 구동력 발생 시에는 제동력 및 구동력 특성 지표값의 변화 상태를 감시함으로써 노면 상황에 의 해 발생하는 갑작스러운 공전을 예견할 수 있다. 이에 의해, 노면(μ)이 낮은 상황에 있어서 갑자기 공전이 발생하는 것을 방지하여 구동력의 출력을 안정시킬 수 있다.
(11) 차륜이 제동력을 발생시키고 있을 때에 제동력 및 구동력 특성 지표값이 저하되어, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제1 임계값보다도 작은 양의 값으로 되면 구동 모터(205FL, 205FR)에 의한 제동 토크의 증대를 억제하고 있다. 이와 같이, 제동력 발생 시에는 제동력 및 구동력 특성 지표값의 변화 상태를 감시함으로써 노면 상황에 의해 발생하는 갑작스러운 로크를 예견할 수 있다. 이에 의해, 노면(μ)이 낮은 상황에 있어서 불의에 로크가 발생하는 것을 방지하여 제동력의 출력을 안정시킬 수 있다.
(12) 구동륜이 구동 토크를 발생시키고 있을 때에, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값일 경우, 최대 가속도로 가속하도록 액셀러레이터 페달을 밟으면 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값 이하의 양의 값으로 될 때까지 구동 토크가 서서히 증가되고 있다(스텝 S503→스텝 S505→스텝 S509→스텝 S510→스텝 S511). 이와 같이, 최대 구동 지령 시에 제동력 및 구동력 특성 지표값을 0에 근접하는 제어를 행함으로써, 타이어의 능력을 한계까지 끌어내어 구동력 제어를 행할 수 있다.
단, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값으로 되면 차륜이 공전되어 버린다. 이때, 원래의 그립 상태로 복귀시키기 위해서는, 그립력이 한계 영역에 도 달하기 직전보다도 구동 토크를 저하시켜야 한다. 그러나, 이와 같이 하는 것은 구동력의 저하로 이어진다. 그로 인해, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 반드시 양의 값으로 되도록 제어 대상의 정밀도를 근거로 하여 마진을 남긴 제2 임계값, 즉 0 근방의 양의 값을 목표로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 슬립율이 20％ 전후로 되도록 제동 및 구동 제어를 행하고 있는 종래 수법에 있어서는, 타이어가 최대 제동력을 발생시키는 것은 타이어의 로크가 발생하기 직전이며, 이것은 제동력 및 구동력 특성 지표값이 0으로 될 때이다.
(13) 차륜이 제동력을 발생시키고 있을 때에 제동력 및 구동력 특성 지표값이 양의 값일 경우, 최대 감속도로 감속되도록 브레이크 페달을 밟으면, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 제2 임계값 이하의 양의 값으로 될 때까지 제동 토크가 서서히 증가되고 있다. 이와 같이, 최대 제동 지령 시에 제동력 및 구동력 특성 지표값을 0에 근접하는 제어를 행함으로써 타이어의 능력을 한계까지 끌어내어 제동력 제어를 행할 수 있다.
단, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 음의 값으로 되면, 차륜이 로크되어 버린다. 이때, 원래의 그립 상태로 복귀시키기 위해서는 그립력이 한계 영역에 도달하기 직전보다도 구동 토크를 저하시켜야 한다. 그러나, 이와 같이 하는 것은 구동력의 저하로 이어진다. 그로 인해, 제동력 및 구동력 특성 지표값이 반드시 양의 값으로 되도록 제어 대상의 정밀도를 근거로 하여 마진을 남긴 제2 임계값, 즉 0 근방의 양의 값을 목표로 하는 것이 바람직하다.
제2 실시 형태에서는 전후력(제동력 및 구동력)(Fx)과 슬립율(S)(λ)의 비(Fx/S)가 차륜력과 차륜 슬립도의 비인 입력에 대응하여 전후력(Fx)과 슬립율(S)(λ)의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 차륜 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터인 출력에 대응하고, 도 28의 관계가 입력과 출력의 관계에 대응하고, 도 28의 곡선은 그립 특성 곡선에 대응한다. 도 28에서 그립 특성 곡선이 횡축과 교차하는 점을 크로스 오버점이라고 할 수 있다. 이 크로스 오버점에서 그립 특성 파라미터(타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기)는 크리티컬 파라미터값과 동등하고, 전후력(Fx)과 슬립율(S)의 비는 크리티컬 레티오값과 동등하다. 이 예에서는 크리티컬 파라미터값은 제로와 동등하다. 전후력과 슬립율의 비가 크리티컬 레티오값으로부터 증대되면 그립 특성 곡선은 크로스 오버점으로부터 엔드점까지 신장되는, 엔드점에서는 그립 특성 파라미터는 최대 파라미터값과 동등하다. 도 31과 같이, 차륜 하중의 변화에 따라 그립 특성 곡선은 보정되어, 엔드점을 원점을 지나는 비스듬한 직선 상에서 이동시키도록 보정된다. 이 보정에 있어서, 크리티컬 레티오값보다 큰 영역에 있어서, 서로 교차하는 일 없이 서로를 따라 곡선 형상으로 신장되는 곡선족을 형성하도록 륜하중에 따라서 그립 특성 곡선은 보정된다. 차륜 하중이 증대될 경우, 엔드점을 원점을 지나는 직선 상에서 원점으로부터 이격되는 방향으로 이동시키고, 크로스 오버점을 도 31의 횡축 상에서 원점으로부터 이격되는 방향으로 이동시키도록 입출력의 관계는 보정된다.
(제3 실시 형태)
(제3 실시 형태의 전제가 되는 기본 원리)
우선, 본 실시 형태의 전제가 되는 기술을 설명한다.
도 50은 제동력 및 구동력(Fx)을 X축, 횡력(Fy)을 Y축 상에서 표현하는 직교 좌표면 상에 마찰 원을 표현한 것이다. 여기서, 제동력 및 구동력(Fx) 및 횡력(Fy)은 타이어로부터 지면에 작용하는 힘이다.
여기서 타이어 마찰 원은, 타이어가 접지면에 있어서 마찰 상태를 유지할 수 있는 마찰 한계를 나타낸다. 따라서, 타이어 마찰 원에 대하여, 횡력(Fy)이나 제동력 및 구동력(Fx) 또는 횡력(Fy)과 제동력 및 구동력(Fx)의 합력[이후, 횡력(Fy), 제동력 및 구동력(Fx), 횡력(Fy)과 제동력 및 구동력(Fx)의 합력을 총칭하여 차륜력이라고 한다]의 값이, 타이어 마찰 원의 내측에 있는 경우에는 마찰 한계에 도달하지 않아 마찰 상태를 유지하고 있는 상태로 되고, 타이어 마찰 원과 일치한 경우에는 최대의 마찰력을 발휘하고 있는 상태로 된다. 여기서, 타이어 접지면에 있어서 타이어에 가해지는 외력이 상기한 마찰 원보다도 큰 경우에는 타이어가 접지면과의 사이에서 마찰 상태를 유지하고 있지 않은 상태, 즉 타이어와 지면의 상대 변위가 커져, 소위 슬립 상태로 된다. 이와 같이, 차륜력의 크기가 타이어 마찰 원의 반경에 근접할수록 타이어가 발휘할 수 있는 마찰력의 최대값(마찰 한계)에 근접한다고 판단할 수 있다. 이렇게 이론상은, 마찰 한계에 대한 여유도를 판별할 수 있지만, 실제로는 타이어 마찰 원의 크기를 검지하는 것이 곤란하기 때문에, 상기한 이론에 기초한 마찰 한계까지의 여유도의 판별이 되어 있지 않았다.
여기서, 타이어 마찰 원의 크기는, 타이어와 접지면 사이의 마찰력의 최대값에 의해 정해지는 것이지만, 지금까지의 기술은 마찰 한계를 초과한 상태에서 비로소 마찰력의 최대값을 추정할 수 있는 것이었기 때문에, 마찰 한계에 도달하기 전 에 마찰력의 최대값을 추정할 수 없어, 그 결과 마찰 한계에 도달하기 전의 상태에 있어서 마찰 한계까지의 여유도를 파악할 수 없고, 따라서 마찰 한계에도 달하지 않도록 타이어의 마찰력을 제어하는 것이 곤란하였다. 본 실시 형태는, 마찰력에 의존하지 않고, 직접 마찰 한계에 대한 여유도를 판정할 수 있게 한 것이다. 마찰 한계에 대한 여유도란, 제1 실시 형태나 제2 실시 형태에서 전술한 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(그립 특성 파라미터로 나타내어진다)이다.
다음에, 제동력 및 구동력(Fx)과 횡력(Fy)의 합력에 대해 마찰 한계에 대한 여유도를 나타내는 방법에 대하여 설명한다.
우선, 도 51 내지 도 54에 도시된 바와 같이 제동력 및 구동력과 슬립율의 관계를 3차원 좌표계에 표시한다. 제동력 및 구동력(Fx)과 슬립율(λ)의 관계에 있어서, 도 51에 도시된 바와 같이 제동력 및 구동력(Fx)이 최대로 되는 슬립율을 λpeak라고 정의한다. 다음에, 도 52에 도시된 바와 같이 슬립율(λ)의 축을 λpeak을 1로 하여 무차원화한 축 λ/λpeak으로 변환 후, 제동력 및 구동력(Fx)과 λ/λpeak의 관계선을 도 53, 도 54에 도시된 바와 같이, 3차원 좌표계의 하나의 상한 상에 도시한다. 도 52에서는 제동력 및 구동력이 피크가 되는 슬립율이 1이 되도록 무차원화하여 Fx의 축을 슬립율이 1인 위치로 이동한다. 도 52를 90도 회전하여 도 53을 얻는다.
다음에, 도 55 내지 도 58에 도시된 바와 같이 횡력과 슬립각의 관계를 3차원 좌표계에 표시한다. 횡력(Fy)과 슬립각(β)의 관계에 있어서, 도 55에 도시된 바와 같이 횡력(Fy)이 최대로 되는 슬립각을 βpeak라고 정의한다. 다음에, 도 56 에 도시된 바와 같이, 슬립각(β)의 축을 βpeak를 1로 하여 무차원화한 축 β/βpeak으로 변환 후, 도 57, 도 58에 도시된 바와 같이 3차원 좌표계의 상한 중 전술한 제동력 및 구동력(Fx)과 λ/λpeak의 관계선의 상한과 다른 상한 상에 나타낸다. 도 56에서는 횡력이 피크가 되는 슬립각이 1로 되도록 무차원화하여 Fy의 축을 슬립각이 1인 위치로 이동한다. 도 56을 90도 회전하여 도 57을 얻는다.
도 58의 3차원 좌표계에 있어서, 제동력 및 구동력과 슬립율의 관계선(Fx-Z면)과 횡력과 슬립각의 관계선(Fy-Z면)의 사이를 Z축 상의 각 값마다 타원으로 보완하면 도 59에 도시된 바와 같이 3차원 곡면이 생긴다. 이 3차원 곡면은 슬립도와 차륜력과의 관계를 나타내는 3차원 곡면이다. 여기서, 제동력 및 구동력(Fx)에 기인하여 발생하는 슬립율(λ)과, 횡력(Fy)에 기인하여 발생하는 슬립각(β)을 총칭하는 개념으로서, 슬립도(Z)를 규정했다. 따라서, 도 59의 Z축은 슬립도를 나타내는 축으로 된다. 또한, 도 59에서는 슬립도와 차륜력의 관계를 나타내는 3차원 곡면은 1/4주분 조금 초과하는 것으로밖에 표시하고 있지 않으나, 실제로는 전체 둘레분 존재한다. 따라서, 이 경우 슬립도와 차륜력의 관계를 나타내는 3차원 곡면은 돔 형상 혹은 반구 형상이다.
도 59는 단위가 다른 슬립도(λ)와 슬립각(β)을 각각 λ/λpeak 및 β/βpeak로 무차원화함으로써 동일한 좌표계에 표현할 수 있게 한 것이다. 따라서, 도 59에 있어서의 3차원 곡면에 있어서, Fx축과 Z축을 포함하는 Fx-Z면과, Fy축과 Z축을 포함하는 Fy-Z면 사이에 존재하는 곡면은, 도 6O에 도시된 바와 같이 제동력 및 구동력(Fx)과 횡력(Fy)의 합력(F)과, 합력(F)에 기인하여 발생하는 슬립도의 관계 선의 집합을 나타내게 된다. 여기서, 합력(F)에 기인하여 발생하는 슬립도란, 슬립율(λ) 및 슬립각(β)이 합성된 개념이다. 여기서, 3차원 좌표계에 있어서의 합력(F)의 크기·방향은 제동력 및 구동력(Fx)의 스칼라량·방향과 횡력(Fy)의 스칼라량·방향의 다른 조합에 따라 무수하게 존재한다. 이 실시예에서는, 차륜력(F)은 Z축 주위 360도 전체 둘레의 어느 방향이어도 되며 도시한 실시예는 전체 방향 대응이다. 합력(F)과 합력(F)에 기인하여 발생하는 슬립도의 관계는 도 60에서 Z축과 합력(F)을 포함하는 평면으로 나타낸다. 이 평면을 90도 회전하여 도 61이 얻어진다. Z축과 합력(F)을 포함하는 평면은 합력의 방향에 따라 Z축의 둘레에 무수하게 존재하고, Z축을 축으로 하여 평면속(a sheaf of planes)을 이루어 각각에 도 61과 같은 2차원 특성 곡선이 존재한다.
다음에, 합력(F)에 관한 마찰 한계까지의 여유도를 3차원 좌표계 상에서 설명한다. 도 60에 도시된, 슬립도와 차륜력의 관계를 나타내는 3차원 곡면과, 합력(F)의 벡터와 Z축을 포함하는 평면의 교선이 도 61에 도시된 타이어의 특성 곡선으로 된다. 도 61의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가, 양의 값으로부터 O에 근접할수록 마찰 한계에 가까워진다. 따라서, 이 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 검지하면 마찰 한계에 이르기 전의 상태에 있어서, 마찰 한계까지의 여유도를 알 수 있다. 또한, 도 61의 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기가 음의 값이 된 경우에는 마찰력이 포화된 상태, 소위 슬립 상태이다.
그런데, 타이어 마찰 원의 크기는 전술한 바와 같이 타이어와 접지면 사이의 마찰력의 최대값(이후 「최대 마찰력」이라고 칭한다)에 따라 정해지는 것이기 때 문에, 도 62와 도 63에 도시된 바와 같이 타이어의 특성 곡선이 최대 마찰력의 크기에 따라 변화된다. 전술한 바와 같이, 마찰 한계에 도달하기 전에 마찰력의 최대값을 추정할 수 없기 때문에, 이대로는 차량의 제어에 적용할 수 없다.
여기서, 도 64 및 도 65에 도시된 바와 같이, 타이어의 특성 곡선과, 원점(0)(슬립도와 차륜력이 모두 0인 점)을 지나는 직선(도 64에 일점 쇄선으로 나타낸다)의 교점에 있어서의 기울기는, 최대 마찰력의 크기에 상관없이 일정한 값으로 된다. 이 성질을 이용하여, 합력(F)과 슬립도(Z)의 비로, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 정리하면, 도 66에 도시된 바와 같이 최대 마찰력에 의존하지 않는 하나의 특성으로 집약할 수 있다. 도 66의 특성을 미리 준비해 두면, 합력(F)의 크기와, 슬립도(Z)를 알면 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기의 값을 알 수 있는, 즉 최대 마찰력을 사용하지 않고 마찰 한계에 대한 여유도를 판정할 수 있다.
여기서, 합력(F) 및 슬립도(Z)를 구하는 방법에 대하여 설명한다. 합력(F)은 제동력 및 구동력(Fx), 횡력(Fy)으로 했을 때에 다음 수학식 28로 구할 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00028
슬립도(Z)는, 슬립율(λ), 슬립각(β) 각각을 정규화한 λ/λpeak, β/βpeak의 합성값(S/Speak)이며, 다음 수학식 29로 구할 수 있다.
Figure 112009063340818-PCT00029
여기서, Speakdry는 기준 노면(이 예에서는 드라이 노면)에서 타이어의 마찰 한계가 될 때의 슬립도로 시스템에 기억되어 있는 상수이다. βpeakdry , λpeakdry의 경우도 마찬가지이며, 순횡력 또는 순제동력 및 구동력이 포화될 때의 값이다(도 55와 도 51 참조).
3차원 좌표축 상에 있어서의 합력(F)의 크기와 방향은, 제동력 및 구동력(Fx)의 스칼라량과 방향 및 횡력(Fy)의 스칼라량과 방향이 서로 다른 조합에 따라 무수하게 존재하기 때문에, 도 66에 도시된 「합력(F)/ 슬립도(Z)」와 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기」의 관계도 도 67에 도시된 바와 같이 합력(F) 방향의 수만큼 무수하게 존재하게 된다. 따라서, 무수하게 있는 「합력(F)/ 슬립도(Z)」와 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기」의 관계를 하나의 3차원 좌표계에 집약하여 표시한다.
도 68에 도시된 바와 같이, 「합력(F)/슬립도(Z)와 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)의 관계」에 있어서, 「합력(F)/슬립도(Z)」를 나타내는 축을, 「합력(F)/슬립도(Z)」의 최대값이 1로 되도록 「합력(F)/슬립도(Z)」의 최대값으로 무차원화한다. 또한, 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)(감마)」를 나타내는 축을, 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)」의 최대값이 1로 되도록 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)」의 최대값으로 정규화한다. 정규화된 「합력(F)/슬립도(Z)」 및 정규화된 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)」의 관계를 도 68에 도시된 바와 같이, 3차원 좌표계에 표시한다. 그러면, 도 69에 도시된 바와 같이 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기(γ)」와 「합력(F)/ 슬립도(Z)」의 관계를 곡면으로 나타낼 수 있다. 이 곡면을 미리 준비해 두면, 「합력(F)/ 슬립도(Z)」를 「max[합력(F)/ 슬립도(Z)]」로 나눈 값을 구하면, 「타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 정규화한 값 γ/max(γ)」을 알 수 있고, γ/max(γ)가 양으로부터 0으로 근접할수록 타이어 마찰 한계에 근접하고 있는, 즉 타이어의 마찰력을 이용하는 일 없이 마찰 한계에 대한 여유도를 판정할 수 있다. 또한, 도 69에 있어서 γ/max(γ)가 음의 값으로 된 경우에는 마찰력이 포화된 상태, 소위 슬립 상태이다.
여기서, 「max[합력(F)/슬립도(Z)]」와 「max(γ)」을 구하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. max[합력(F)/ 슬립도(Z)]와 max(γ)는, 도 70에 도시된 바와 같이 합력(F)과 슬립도(Z)의 관계선에 있어서, 원점(0)에 있어서의 접선의 기울기로서, 이 기울기는 타이어 접지면에 작용하는 마찰력이 변했다고 해도 불변이다. 따라서, 이 기울기는 미리 준비해 두는 것이 용이하며, 그 값을 max[합력(F)/ 슬립도(Z)]와 max(γ)로서 설정한다. max[합력(F)/슬립도(Z)]는 Fy/Fx비(합력의 발생 방향)에 따른, 일정한 값의 상수이다. Fy/Fx비(합력의 발생 방향)에 따른 함수로 표현할 수도 있다. max[합력(F)/슬립도(Z)]는 차륜력의 발생 방향에 있어서의, 차륜력/슬립도의 기울기의 최대값을 나타내고, 선형 상태에 있어서의 기울기(횡력만 발생하고 있는 경우에는, 선형 영역의 Cp에 상당)를 나타낸다. max(γ)의 값은, 그립 상태의 선형·비선형에 상관없이 상수로서 취급되나, Fy/Fx 비(합력의 발생 방향)가 바뀌면 변화된다. 이 값은, 사전에 계산(혹은 계측)하여, 추정기 내에 갖고 있는 정보로 된다.
(기본 원리를 이용한 실시예)
상술한 기본 원리를 이용한 차량의 거동 제어에 대하여 설명한다.
(구성)
도 71은 제3 실시 형태의 하나의 실시예에 있어서의 차량의 개략 구성을 도시하는 구성도이다. 본 실시예는, 도 71에 도시된 바와 같이 후륜을 모터(29RR, 29RL)로 구동하고, 전륜(11FR, 11FL)으로 스티어링하는 FR 구동 방식의 차량이다.
도 71에 도시된 바와 같이, 차량은 후륜(11RL, 11RR)에 제동 및 구동 토크를 부여하는 제동 및 구동 모터 ECU(Electronic Control Unit)(28) 및 제동력 및 구동력 제어 장치인 전동 액추에이터(29RL, 29RR), 전동 파워 스티어링(EPS)을 제어하는 EPSECU(6)를 구비한다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 차체 주행 상태 추정 장치(8)는 조타각 센서(1), 요 레이트 센서(2), 횡가속도 센서(3), 전후 가속도 센서(4) 및 차륜속 센서(5)의 검출 결과와 제동 및 구동 모터 ECU(28)로 추정하는 제동력 및 구동력(타이어가 노면에 대하여 작용하는 힘)을 기초로, 차량의 주행 상태를 추정한다. 차체 주행 상태 추정 장치(8)는, 그 추정 결과를 기초로 제동 및 구 동 토크 보정 지령을 제동 및 구동 모터ECU(28)를 통하여 전동 액추에이터(29RL, 29RR)로 출력한다. 여기서, 제동 및 구동 토크 보정 지령은, 차량의 불안정 거동이 억제되도록 제어하기 위한 지령 신호이다. 또한, 차량의 불안정 거동이란, 과도한 구동 토크 부가에 의한 타이어의 공전, 과도 한 제동 토크 부가에 의한 타이어의 로크(타이어가 회전하지 않은 채 미끄러지고 있는 상태), 차체의 횡활(스핀·드리프트 아웃)의 발생을 가리킨다.
여기서, EPSECU(6)는 조타각 토크 센서(1)가 검출한 조타 토크를 기초로, 조타 어시스트 지령을 EPS 모터(7)로 출력한다. 여기에서 말하는 조타 어시스트 지령은, 조타력 어시스트를 행하기 위한 지령 신호이다. 또한, EPSECU(6)는 차량 주행 상태 추정 장치(8)가 출력하는 불안정 거동 억제 어시스트 지령(후술)을 기초로, 조타 어시스트 보정 지령을 EPS 모터(7)로 출력한다. 여기서 말하는 조타 어시스트 보정 지령은, 차량의 불안정 거동을 억제하기 위한 지령 신호이다.
EPS 모터(7)는 EPSECU(6)가 출력하는 조타 어시스트 지령 및 조타 어시스트 보정 지령을 기초로, 스티어링 샤프트(10)에 회전 토크를 부여한다. 이에 의해, EPS 모터(7)는 스티어링 샤프트(10)에 연결되어 있는 랙 앤드 피니언 기구[피니언(12), 랙(13)], 타이로드(14) 및 너클 아암을 통하여 좌우의 전륜(11FL, 11FR)의 스티어링을 보조한다.
통상 시[차체 주행 상태 추정 장치(8)가 차량의 주행 상태가 안정적이라고 판단할 때]에는, 제동 및 구동 모터 ECU(28)는 액셀러레이터 페달(30) 및 브레이크 페달(31)을 통하여 드라이버로부터 입력되는 신호를 바탕으로, 전동 액추에이터(29RL, 29RR)를 제어한다.
차체 주행 상태 추정 장치(8)가 차량 거동이 불안정 상태에 근접하고 있거나, 혹은 불안정 상태에 빠져 있다고 판단했을 때 차체 주행 상태 추정 장치(8)로부터 제동 및 구동 토크 보정 지령이 출력되어, 제동 및 구동 모터 ECU(28)는 액셀러레이터(30), 브레이크(31)로부터의 입력 신호에 가산, 혹은 덮어 쓴 제동 및 구동 토크를 산출하여 전동 액추에이터(29RL, 29RR)를 제어한다. 또한 상기한 차량 거동이 불안정 상태에 근접하고 있거나, 혹은 차량이 불안정 상태에 빠져 있다고 판단했을 때에 상기한 제동 및 구동 토크 보정 지령과 더불어 또는 상기한 제동 및 구동 토크 보정 지령을 대신하여 EPSECU(6)는 EPS 모터(7)로 출력하는 조타 어시스트 지령을 보정하는 조타 어시스트 보정 지령을 출력한다.
도 72는 이 실시예의 차량 주행 상태 추정 장치(8)의 내부 구성을 도시한다. 도 72에 도시된 바와 같이, 차량 주행 상태 추정 장치(8)는 전륜 횡방향 μ 구배 추정부(301)(도 73, 도 74), 후륜 μ 구배 추정부(302)(도 76, 도 77), 불안정 거동 어시스트 지령값 연산부(303)(도 75)를 구비한다.
전륜 횡방향 μ 구배 추정부(301)는, 도 73에 도시된 바와 같이 차체 속도 연산부(317), 차체 슬립각 추정부(318), 전륜 타이어 슬립각 연산부(320), 전륜 타이어 횡력 연산부(319), 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)를 구비한다.
차체 속도 연산부(317)는 차륜속 센서(5)가 검출한 차륜속 및 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도를 기초로(S700), 차체 속도를 추정한다(도 74의 S701에 대응). 차체 속도 연산부(317)는 그 추정 결과를 차체 슬립각 추정부(318) 및 전륜 타이어 횡력 연산부(319)로 출력한다. 구체적으로는, 차체 속도 연산부(317)는 종동륜(11Fl, 11Fr)의 차륜속의 평균값을 산출하고, 그 산출값을 차체 속도의 기본값으로 하고 있다. 차체 속도 연산부(317)는 그 기본값을 전후 가속도에 의해 보정한다. 구체적으로는, 그 기본값으로부터 급가속 시의 타이어 공전이나 급제동 시의 타이어 로크에 의한 오차의 영향을 제외하도록 보정을 한다. 차체 속도 연산부(317)는 그 보정한 값을 차체 속도의 추정 결과로 한다.
차체 슬립각 추정부(318)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각, 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트, 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도(S702), 전후 가속도 센서(4)가 검출한 전후 가속도 및 차체 속도 연산부(317)가 산출한 차체 속도를 기초로, 차량의 횡활각(슬립각)을 추정한다(S703).
이 실시예의 차체 슬립각 추정부(318)는 도 11에 도시된 제1 실시 형태의 차체 슬립각 추정부(17)와 마찬가지로 구성되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 차체 슬립각 추정부(318)는 차량의 상태량[차량의 횡활각(β), 슬립각(β)]을 추정하는 선형 2입력 옵저버(25)를 구비한다. 이에 의해, 차체 슬립각 추정부(318)는 차량의 횡활각(슬립각)(β)을 전술한 바와 같이 추정한다.
전륜 타이어 슬립각 연산부(320)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각[타이어 조향각(δ)], 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트(γ), 차체 속도 연산부(317) 가 산출한 차체 속도(V) 및 차체 슬립각 추정부(318)가 산출한 차량의 횡활각(차량의 슬립각)(β)을 기초로, 상기 수학식 13에 따라 전륜의 슬립각(βf)을 산출한다(S704). 전륜 타이어 슬립각 연산부(320)는, 산출된 전륜의 슬립각(βf)을 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)로 출력한다.
전륜 타이어 횡력 연산부(319)는 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트(γ) 및 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도(Gy)를 기초로, 상기 수학식 14에 따라 전륜의 횡력(Fyf)을 산출한다(S705). 여기서, 요 레이트(γ) 및 횡가속도(Gy)는, 도 15에 도시된 바와 같은 값이다. 전륜 타이어 횡력 연산부(319)는 산출된 횡력(Fyf)을 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)로 출력한다.
전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)는 전륜 타이어 슬립각 연산부(320)가 산출한 전륜의 슬립각(βf) 및 전륜 타이어 횡력 연산부(319)가 산출한 전륜의 타이어 횡력(Fyf)을 기초로, 슬립각(βf)의 변화량과 타이어 횡력(Fyf)의 변화량의 비의 동향을 추정한다. 여기에서 말하는 동향은, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기로 된다. 또한, 이하의 설명에서는 이 동향을 횡력 특성 지표값 또는 전륜 횡방향 μ 구배라고도 한다. 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)는 상기 도 5에 도시된 것과 마찬가지의 특성도를 맵으로 갖는다. 이 경우 도 5의 맵의 횡력(Fy)은, 전방 좌우륜 각각에서 발생하는 횡력의 합력이다. 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)는, 도 5의 맵(전륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵)에 기초하여, 상기 동향인 전륜 횡방향 μ 구배(또는 횡력 특성 지표값)(Kf)를 추정한다. 도 74의 흐름도에서는, 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)는 전륜 횡력과 전륜 슬립각의 비를 구하 고(S706), 이 비로부터 전륜 횡방향 μ 구배 연산부(321)는, 도 5의 맵(전륜 2륜 합계의 횡력 특성 지표값 맵)을 기초로 전륜 횡방향 μ 구배(또는 횡력 특성 지표값)(Kf)를 정한다(S707).
후륜 μ 구배 추정부(202)는, 도 76에 도시된 바와 같이 차체 슬립각 추정부(431), 후륜 타이어 슬립각 연산부(433), 후륜 타이어 횡력 연산부(432), 후륜 μ 구배 연산부(434), 슬립율 연산부(429), 제동력 및 구동력 연산부(430)를 구비한다.
차체 슬립각 추정부(431)는, 전륜 횡방향 μ 구배 추정부(301)의 도 73의 차체 슬립각 추정부(318)와 동일한 처리를 실시하여, 차체 슬립각(β)을 출력한다[도 77의 예에서는 전륜 횡방향 뮤 구배 추정부(301)로부터 차체 슬립각을 입수한다(스텝 S801)].
슬립율 연산부(429)는, 도 77의 스텝 S800에서 차륜속 센서(5)로부터 검지되는 후륜 좌우륜을 평균하여 구한 차륜 속도와, 전륜 횡방향 μ 구배 추정부(301)에서 연산한 차체 속도(V)로부터 후륜 슬립율(λr)을 산출한다(도 77의 스텝 S803).
후륜 타이어 슬립각 연산부(433)는 조타각 센서(1)가 검출한 조타각[타이어 조향각(δ)], 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트 γ(S802), 전륜 횡방향 μ 구배 추정부(301)에서 연산한 차체 속도(V) 및 차체 슬립각 추정부(431)가 산출한 차량의 횡활각(차량의 슬립각)(β)을 기초로, 상기 수학식 13에 따라서 후륜의 슬립각(βr)을 산출한다. 후륜 타이어 슬립각 연산부(433)는, 산출된 후륜의 슬립각(βr)을 후륜 μ 구배 연산부(434)로 출력한다(도 77의 스텝 S803).
후륜 μ 구배 연산부(434)는 전술한 수학식 29를 이용하여 차륜 슬립도(Z)를 산출한다. 구체적으로는, 수학식 29의 β에 후륜의 타이어 슬립각(βr), λ에 후륜 슬립율(λr)을 대입한다(도 77의 스텝 S804).
후륜 타이어 횡력 연산부(432)는 요 레이트 센서(2)가 검출한 요 레이트(γ) 및 횡가속도 센서(3)가 검출한 횡가속도(Gy)(S802)를 기초로, 상기 수학식 14에 따라 후륜의 횡력(Fyr)을 산출한다. 여기서, 요 레이트(γ) 및 횡가속도(Gy)는, 도 15에 도시된 바와 같은 값이다. 후륜 타이어 횡력 연산부(432)는 산출된 횡력(Fyr)을 후륜 μ 구배 연산부(434)로 출력한다(도 77의 스텝 S805).
제동력 및 구동력 연산부(430)에서는, 도 71의 제동 및 구동 모터 ECU(28)로 추정한 모터 토크 및 차륜속 센서(5)로부터 검지되는 후륜 좌우륜을 평균하여 구한 차륜 속도로부터 후륜이 출력하는 제동력 및 구동력(Fxr)을 연산한다(도 77의 스텝 S806 및 S807).
후륜 μ 구배 연산부(434)는 입력된 후륜 횡력(Fyr)과 후륜 제동력 및 구동력(Fxr)으로부터 전술한 수학식 28을 사용하여 합력(F)을 산출한다. 구체적으로는, 수학식 28의 Fy에 Fyr, Fx에 Fxr를 대입한다(도 77의 스텝 S808).
다음에, 후륜 μ 구배 연산부(434)는 이하의 수학식 30에 의해 차륜력 방향(σ)을 연산한다. 구체적으로는, 수학식 30의 Fy에 Fyr, Fx에 Fxr을 대입한다. 수학식 30의 Atan은 역정접(아크탄젠트)의 약어이다.
Figure 112009063340818-PCT00030
그리고, 후륜 μ 구배 연산부(434)는 지금까지 산출된 합력(F)과 차륜 슬립도(Z)와 차륜력 방향(σ)과, 도 69에 도시된 맵으로부터, 타이어의 특성 곡선 상의 접선의 기울기를 정규화한 값 γ/max(γ)을 출력한다. γ/max(γ)는, 전술한 μ 구배에 상당하고, 1로부터 0으로 근접할수록 마찰 한계에 근접하고 있다고 판단할 수 있다(도 77의 스텝 S809로부터 S811).
다음에 도 72의 불안정 거동 어시스트 지령값 연산부(303)에 대하여 설명한다.
불안정 거동 어시스트 지령값 연산부(303)는, 도 75에 도시된 바와 같이 μ 구배 분해부(405), 횡방향 차량 거동 추정부(407), 전후 방향 차량 거동 추정부(408)를 구비한다.
μ 구배 분해부(405)는 후륜 μ 구배 추정부(302)의 출력인 후륜 μ 구배를 타이어의 회전 방향 성분(이후 전후 방향 성분이라고 한다)과 차축 방향 성분(이후 횡방향 성분이라고 한다)으로 분해한다. 후륜 μ 구배의 타이어 전후 방향 성분(Krx)은 수학식 31, 타이어 횡방향 성분(Kry)은 수학식 32로 산출한다.
Figure 112009063340818-PCT00031
Figure 112009063340818-PCT00032
횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 전륜 횡력 방향 μ 구배 추정부(301)의 출력인 전륜 횡방향 μ 구배를 무차원화한 값(Kfy')과, 후륜 μ 구배 추정부(302)의 출력인 후륜 μ 구배의 횡방향 성분인 Kry를 기초로, 전술한 수학식 15에 따라 스태틱 마진(SM)을 산출한다. 이 예에서는, 수학식 15의 Kf에 Kfy'를, Kr에 Kry를 대입한다.
스태틱 마진(SM)은, 드리프트 아웃이 발생하기 쉬운 것을 나타내는 값으로 된다. 즉, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 전후륜의 횡력 특성 지표값(Kfy', Kry)을 기초로, 타이어 횡력의 포화 상태를 판정하여, 전륜(11FL, 11FR)의 그립 상태가 한계에 달하여(타이어 횡력이 포화), 횡력 특성 지표값(Kf)이 영 또는 음의 값으로 되면, 스태틱 마진(SM)을 작은 값으로 산출한다. 즉, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 슬립각이 커져도 횡력이 증대되지 않는 상태(횡력이 포화된 상태)로 되어, 드리프트 아웃이 발생하기 쉬운 상태로 되면 스태틱 마진(SM)을 작은 값으로 산출한다.
또한, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 산출된 스태틱 마진(SM)을 기초로, 선회 특성이 언더 스티어 경향, 오버 스티어 경향 및 뉴트럴 스티어 경향 중 어느 것인가를 판정한다. 구체적으로는, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 스태틱 마진(SM)이 양의 값인 경우(SM>0), 선회 특성이 언더 스티어 경향이 있다고 판정한다. 또한, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 스태틱 마진(SM)이 음의 값인 경우(SM<0), 선회 특성이 오버 스티어 경향이 있다고 판정한다. 또한, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 스태틱 마진(SM)이 0인 경우(SM=0), 선회 특성이 뉴트럴 스티어 경향이 있다고 판정한다. 그 추정된 선회 특성을 기초하여 제동 및 제동력 및 구동력을 제동 및 구동 모터 ECU로 출력한다. 이에 의해, 주행 중의 동적인 횡력 특성 지표값을 추정할 수 있어 차량 거동을 적확하게 제어할 수 있다.
선회 특성이 오버 스티어 경향이라고 추정한 경우, 선회 내측의 차륜보다도 선회 외측의 차륜의 구동력이 저감되도록, 또는 선회 내측의 차륜보다도 선회 외측의 차륜의 제동력이 증대되도록, 전후륜에 제동력 및 구동력을 부여하는 제동력 및 구동력 제어 장치를 제어하고 있다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
선회 특성이 언더 스티어 경향이라고 추정한 경우, 선회 외측의 차륜보다도 선회 내측의 차륜의 구동력이 저감되도록, 또는 전회 외측의 차륜보다도 선회 내측의 차륜의 제동력이 증대되도록, 전후륜에 제동력 및 구동력을 부여하는 제동력 및 구동력 제어 장치를 제어하고 있다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
예를 들어, 전륜 구동차로 전후 토크 배분 가능한 토크 스플릿형의 4WD 차량을 예로 설명한다. 이 선회 특성이 오버 스티어 경향이라고 추정한 경우, 오버 스티어 경향을 억제하도록 전후의 토크 배분이 2WD 경향이 되도록 제어한다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
이 선회 특성이 언더 스티어 경향이라고 추정한 경우, 언더 스티어 경향을 억제하도록 전후의 토크 배분이 4WD 경향이 되도록 제어한다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
또한 후륜의 스티어링각을 제어하는 후륜 스티어링 액추에이터를 구비하는 차량의 예에 있어서는, 선회 특성이 오버 스티어 경향이라고 추정한 경우, 스태틱 마진(SM)<0이며, CPR<CPR *(CPR *은 리어의 그립이 명백하게 저하되었을 때의 값을 나타낸다)일 때는 카운터 스티어를 행하여 차량 거동을 억제한다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
선회 특성이 언더 스티어 경향이라고 추정한 경우, 스태틱 마진(SM)≒0(SM이 거의 제로)이 되는 방향으로, 전륜 또는 후륜의 스티어링각을 제어한다. 이에 의해, 차량의 불안정 거동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
혹은 또한, 횡방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(407)는 스태틱 마진(SM)이 음의 값인 경우(SM<0)로서, 선회 특성이 오버 스티어 경향이라고 판정하고, 또한 후륜의 횡방향 μ 구배가 소정값 이하, 예를 들어 0 근방의 값 이하로 되어 있는 동안, 불안정 거동 억제 어시스트 지령을 EPSCPU(6)로 출력한다. 여기에서 말하는 불안정 거동 억제 어시스트 지령은, 후륜(11RL, 11RR)의 슬립각(βr)이 줄어드는 방향으로, EPS 모터(7)의 출력을 제어하는 지령 신호이다.
전후 방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(408)는 구동륜인 후륜의 전후 방향 μ 구배에 따른 제동 및 제동력 및 구동력을 제동 및 구동 모터 ECU로 출력한다. 전후 방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(408)의 제어 플로우를 도 78을 사용하여 설명한다.
스텝 S900에서, 도 75의 μ 구배 분해부(405)로부터 출력된 후륜의 전후 방향 μ 구배를 취득한다. 스텝 S901에서 취득된 전후 방향 μ 구배와, 제1 임계값을 비교한다. 전후 방향 μ 구배가, 제1 임계값에 대하여 작은 경우에는 스텝 S902에서 제동 및 제동력 및 구동력을 ΔTrq1로 설정한다. 스텝 S903에서 제동 및 구동 토크 보정 지령값 ΔTrq1을 제동 및 구동 모터 ECU(28)로 출력한다. 스텝 S901에 있어서, 전후 방향 μ 구배가 제1 임계값에 대하여 큰 경우에는 스텝 S904에서 전후 방향 μ 구배와 제2 임계값을 비교한다. 스텝 S904에서, 전후 방향 μ 구배가 제2 임계값보다 작은 경우에는 제동 및 구동 토크 보정 지령값을 ΔTrq2로 설정하고, 스텝 S903에서 모터 ECU(28)로 출력한다. 스텝 S904에서, 전후 방향 μ 구배가 제2 임계값보다 큰 경우에는 제동 및 구동 토크 보정 지령값은 출력되지 않는다. 여기서, 제2 임계값은 제1 임계값보다도 큰 값으로서, 제동 토크 보정 지령값 ΔTrq1은 ΔTrq2보다도 크다. 이 관계에 의해, 전후 방향 μ 구배가 마찰 한계 또는 마찰 한계를 초과하고 있는 0 근방 및 음의 영역과, 그립 상태에 가까운 1 근방과, 이 양자간의 중간 범위의 3단계로 나누어 제동 및 구동 토크의 출력을 변경함으로써 중간 단계에 있어서는 타이어 마찰 한계에 한없이 가까운 범위에서 제동력 및 구동력을 유효하게 출력할 수 있고, 마찰 한계 또는 마찰 한계를 초과하고 있는 0 근방 및 음의 영역에 있어서는, 바로 그립 상태로 복귀할 수 있도록 제동 및 구동 토크를 제어할 수 있다. 그립 상태에 가까운 1 근방에 있어서는, 제동 및 구동 토크의 보정은 행하지 않고, 드라이버 입력에 충실한 제동 및 구동 토크를 출력하게 되어, 위화감이 없다.
전후 방향 차량 거동 제어 지령값 연산부(408)의 출력인 제동 및 구동 토크 보정 지령값(ΔTrq)이 입력된 모터 ECU(28)는 도 79에 도시된 제어 플로우를 구비한다. 모터 ECU(28)는, 스텝 S1003에서 제동 및 구동 토크 보정 지령값이 없는 경우에는 스텝 S1006 및 스텝 S1007에 있어서, 액셀러레이터 신호, 브레이크 신호, 차속 정보에만 기초하여 제동 및 구동 토크의 지령값을 정한다. 스텝 S1003에서 제동 및 구동 토크 보정 지령값이 있는 경우에는, 스텝 S1004 및 S1005에 있어서 액셀러레이터 신호, 브레이크 신호, 차속 정보에만 기초하여 정해진 제동 및 구동 토크의 지령값을 제동 및 구동 토크 보정 지령값(ΔTrq)으로 보정한다. 제3 실시 형태는 이상 설명한 도시의 실시예에 한정되지 않고, 그 범위 내에서 다양한 변형, 수정이 가능하다.
제1, 제2, 제3 실시 형태에 의한 장치는 다양한 구성이 가능하나, 하나의 예로서 도 80에 도시된 바와 같은 추정 장치라고 간주할 수도 있다. 도 80의 장치는 적어도 메인부(702)를 갖는다. 메인부(702)는 소정의 관계에 따라 입력으로부터 출력을 정하는 함수 발생부로서 작용할 수 있다. 입력은 접지면에 있어서 차륜에 작용하는 차륜력(Fwheel)과 상기 차륜의 차륜 슬립도(Dslip)의 비이며, 출력은 차륜의 노면 그립 특성 혹은 마찰 한계까지의 여유도를 나타내는 그립 특성 파라미터(Pgrip)이다. 메인부(702)는 출력부(출력 확정부)에 대응한다고 이해할 수 있 다. 또한, 그립 특성을 추정하는 수단은 적어도 이 메인부의 기능을 하는 수단으로 이해할 수도 있다. 메인부(702)만을 갖는 장치는 소정의 관계를 기억하는 장치 혹은 기억 매체이어도 좋다.
도 80의 장치는 또한 차륜력과 차륜 슬립도의 비인 입력을 설정하는 입력부(또는 입력 설정부)(701)를 갖고 있어도 좋다. 입력부(701f)는 차륜력(Fwheel)을 검출하는 차륜력 검출부(701a)와 차륜 슬립도(Dslip)를 검출하는 미끄럼도 검출부(701b)를 가져도 된다. 도시의 실시예에서는, 차륜력 검출부(701a)는 차륜력을 연산에 의해 추정하고, 미끄럼도 검출부(701b)는 미끄럼도를 연산에 의해 추정한다. 입력부(701)는 차륜력(Fwheel)과 차륜 슬립도(Dslip)의 비를 구하는 제산부(701c)를 더 포함할 수도 있다. 그립 특성 추정 수단은 제산부의 기능도 포함하고 있다고 이해할 수도 있다.
도 8O의 장치는 그립 특성 파라미터(Pgrip)에 따라 차량 상태 혹은 차량 거동을 추정하거나 혹은 차량을 제어하는 처리부(processing section)(703)를 더 가져도 된다. 처리부(703)는 제어부로서 기능할 수도 있다. 도 80의 장치는 또한 작동부(704)를 더 구비해도 좋다. 작동부(704)는 차량 제어의 액추에이터 및/또는 차량 상태를 표시하는 표시기(혹은 경보 장치)를 포함한다. 혹은 작동부(704)는 차량 제어 시스템 또는 차량 제어 시스템의 컨트롤러이어도 좋다.
처리부(703)는 제1 섹션(703a)과 제2 섹션(703b) 중 적어도 한쪽을 가질 수 있다. 제2 섹션(703b)은 안정성 추정부로서 기능할 수 있다. 이 경우 안정성 추정부로서 기능하는 제2 섹션(703b)은 하나 또는 복수의 차륜의 그립 특성 파라미터 로부터 차량 안정성을 나타내는 안정성 파라미터를 정한다. 제1 섹션(703a)은 차량 안정성 제어부로서 기능할 수 있다. 제1 섹션(703a)은 그립 특성 파라미터 및 안정성 파라미터의 한쪽 또는 양쪽을 작동부(704)로 전달하거나, 혹은 그립 특성 파라미터 및 안정성 파라미터 중 한쪽 또는 양쪽에 기초하여 차량을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 작동부(704)로 송부하도록 구성되어 있어도 된다.
도 80의 장치는 메인부(702)의 소정의 관계를 조정하는 조정부(706)를 더 가져도 좋다. 도 80의 예에서는, 조정부(706)는 륜하중 검출부(706a)와 보정부(706b)를 구비하고, 륜하중 검출부(706a)는 차륜의 륜하중을 구하고, 보정부(706b)는 륜하중에 기초하여 입력과 출력의 관계를 보정한다.
차륜력 검출부(701a)는 차륜에 작용하는 전후력과 횡력으로부터 차륜력을 정하도록 구성되어 있어도 된다. 미끄럼도 검출부(701b)는 차륜의 전후 방향 슬립도와 횡방향 슬립도로부터 차륜 슬립도를 정하도록 구성되어 있어도 된다. 제3 실시 형태의 도시의 예에서는, 전후 방향 슬립도는 차륜 슬립율을 기준율(예를 들어 λpeakdry)로 나누어 얻어지는 무차원의 전후 슬립도이며, 횡방향 슬립도는 차륜의 슬립각을 기준각(예를 들어 βpeakdry)으로 나누어 얻어지는 무차원의 횡슬립각이다.
메인부(702)의 입력은 무차원의 입력이어도 좋다. 이 경우, 제산부(701c)는 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 기준비[예를 들어, max(F/Z)]로 나누어 무차원의 입력을 정하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 메인부(702)는 차륜력의 방향(σ)에 따라 입력과 출력의 관계를 정하도록 구성되어 있어도 된다.
제3 실시 형태는, 상기 제1, 제2 실시 형태의 작용 및 효과 외에 추가로, 다음과 같은 작용 및 효과를 갖는다.
차륜의 횡력과 제동력 및 구동력의 합력에 기초하여, 차륜의 타이어 마찰 상태를 판정하고 있다. 이에 의해, 타이어 접지면에 있어서, 횡력과 제동력 및 구동력이 동시에 작용하고, 또한 그 배분이 시시각각 변화되는 주행 형태에 있어서도 차륜의 타이어 마찰 상태를 적절하게 추정할 수 있다.
제1, 제2, 제3 실시 형태의 도시의 실시예에 따르면, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법은 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비를 나타내는 입력을 설정하는 입력 스텝(또는 입력 설정 스텝)과, 입력과 출력의 소정의 관계에 따라 입력으로부터, 그립 특성 파라미터를 나타내는 출력을 정하는 출력 스텝(또는 출력 확정 스텝)으로 이루어진다.
접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법은 제어 스텝을 더 포함하고 있어도 된다. 제어 스텝에서는, 상기 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값 이하의 크리티컬 영역에 있어서는 그립 특성 파라미터를 크리티컬 파라미터값보다 증대시키는 그립 리커버리 제어(예를 들어 S504)를 행하고, 상기 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값보다 크지만 크리티컬 파라미터값보다 큰 소정의 제1 파라미터 임계값보다 작은 마지널 영역에 있어서는 그립 특성 파라미터를 크리티컬 파라미터값을 향하여 감소하는 것을 방지하는 그립 저하 예방 제어(예를 들어 S506, S507, S508)를 행한다.
접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법은 안정성 추정 스텝을 더 구비하고 있어도 된다. 이 안정성 추정 스텝은 그립 특성 파라미터로부터 차량 안정성을 나타내는 차량 안정성 파라미터를 정하는 스텝이다. 이 경우, 예를 들어 입력 스텝은 차량의 제1 차륜의 차륜력과 차륜 슬립도의 비와 제2 차륜의 차륜력과 슬립도의 비를 설정하고, 출력 스텝은 제1 차륜의 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 제1 차륜의 그립 특성 파라미터를 구하고 제2 차륜의 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 제2 차륜의 그립 특성 파라미터를 구하고, 안정성 추정 스텝은 제1 차륜의 그립 특성 파라미터와 제2 차륜의 그립 특성 파라미터로부터 차량 안정성 파라미터를 정할 수도 있다. 이 방법은 차량 안정성 제어 스텝을 더 갖고 있어도 좋다. 안정성 제어 스텝(예를 들어 S108, S406, S407)은 차량 안정성 파라미터에 기초하여 차량을 제어하는 스텝이다.
이 방법은 륜하중 검출 스텝과 보정 스텝을 더 갖고 있어도 좋다. 륜하중 검출 스텝은 상기 차륜의 륜하중을 구하는 스텝이며, 보정 스텝은 륜하중에 기초하여 상기 입력과 출력의 관계를 보정하는 스텝이다.
입력 스텝은 차륜력을 구하는 차륜력 검출 서브 스텝, 차륜 슬립도를 구하는 차륜 슬립도 검출 서브 스텝 및 차륜력 검출 서브 스텝에 의해 구해진 차륜력을 차륜 슬립도 검출 서브 스텝으로 구해진 차륜 슬립도로 나누어서 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 구하는 제산 서브 스텝을 구비하고 있어도 된다.
그립 특성을 추정하기 위한 방법에 있어서, 차륜력은 횡력 또는 전후력 또는 경사 방향의 힘이어도 좋다. 이 방법에 있어서, 상기 차륜력은 차륜의 횡방향과 전후 방향으로부터 이격된 경사 방향으로도 변화되고, 출력 스텝은 차륜력의 방향 에 따라 그립 특성 파라미터를 정하는 스텝이어도 좋다. 상기 입력 스텝은 차륜에 작용하는 전후력과 횡력으로부터 상기 차륜력을 정하는 스텝을 가져도 좋다.
입력 스텝은 차륜의 전후 방향 슬립도와 횡방향 슬립도로부터 상기 차륜 슬립도를 정하는 스텝을 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 전후 방향 슬립도는 차륜 슬립율을 기준율(예를 들어 λpeakdry)로 나누어서 얻어지는 무차원의 전후 슬립도이어도 좋고, 횡방향 슬립도는 차륜의 슬립각을 기준각(예를 들어 βpeakdry)으로 나누어 얻어지는 무차원의 횡 슬립도이어도 좋다. 이 경우 입력 스텝은 무차원의 전후 슬립도를 구하는 스텝과 무차원의 횡 슬립도를 구하는 스텝을 갖고 있어도 좋다. 상기 입력은 무차원의 입력일 경우도 있으며, 이 경우 상기 입력 스텝은 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 기준비[예를 들어 max(F/Z)]로 나누어 무차원의 입력을 정하는 스텝을 갖고 있어도 좋다.
상기 출력 스텝은 차륜력의 방향에 따라서 상기 입력과 출력의 관계를 정하는 스텝을 갖고 있어도 좋다. 상기 입력과 출력의 관계가 횡력과 횡방향 슬립도의 비를 나타내는 제1 축, 전후력과 전후 방향 슬립도의 비를 나타내는 제2 축, 그립 특성 파라미터를 나타내는 제3 축을 갖는 3차원 좌표계에 있어서의 3차원 곡면으로 나타날 경우, 출력 스텝은 3차원 곡면으로 나타나는 상기 입력과 출력의 관계로부터 차륜력의 방향에 따라 2차원의 관계를 정하는 스텝과, 2차원의 관계에 따라 상기 입력으로부터 상기 출력을 정하는 스텝을 갖고 있어도 좋다.
그립 특성을 추정하기 위한 방법은 그립 특성 파라미터로부터 차량 거동을 추정하는 차량 거동 추정 스텝을 더 갖고 있어도 좋다. 차량 거동 추정 스텝은 그 립 특성 파라미터를 횡방향 성분과 전후 방향 성분으로 분해하는 분해 스텝, 횡방향 성분에 따라 차량의 횡방향 거동을 추정하는 횡 거동 추정 스텝, 전후 방향 성분에 따라 차량의 전후 방향 거동을 추정하는 전후 거동 추정 스텝을 갖고 있어도 좋다. 횡 거동 추정 스텝은 제1 차륜의 그립 특성 파라미터의 상기 횡방향 성분 및 제2 차륜의 그립 특성 파라미터로부터 차량의 횡방향 거동을 추정하는 스텝이어도 좋다.
그립 특성 파라미터를 나타내는 출력에 기초하여, 운전자에게 통지해도 좋다. 통지의 수단으로서는, 예를 들어 버저 등의 청각을 자극하는 수단, 경고등이나 네비게이션의 화면 상에서의 경고 마크 표시 등의 시각을 자극하는 수단, 브레이크나 액셀러레이터 페달의 반력을 변동시키거나, 핸들의 조타 반력을 변동시키거나 하는 촉각을 자극하는 수단이 있다. 또한, 그립 특성 파라미터의 크기에 따라, 상기한 청각이나 시각이나 촉각으로의 자극의 크기나, 반복하여 자극할 때의 주파수를 변화시켜도 좋다.
본원은 일본 특허 출원2007-108072, 2007-108071, 2008-007163, 2007-108070, 2007-108073, 2008-007162에 기초한다. 이들 특허 출원의 내용을 여기에 인용한다.

Claims (63)

  1. 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치이며,
    접지면에 있어서 상기 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비를 나타내는 입력을 설정하는 입력부와,
    상기 입력에 기초하여, 차륜의 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터를 나타내는 출력을 정하는 출력부를 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력의 그립 특성 파라미터는 차륜 슬립도의 변화량에 대한 차륜력의 변화율인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 출력부는, 지면의 마찰 계수에 상관없이, 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터만 상기 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력부는, 차륜력이 슬립도에 따라서 비선형으로 변화되는 비선형 영역에 있어서, 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력부는, 상기 입력에 의해 나타나는 입력 변수와 상기 출력에 의해 나타나는 출력 변수 사이의 소정의 비선형의 관계에 따라, 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있고, 그리고 그립 특성 파라미터는 마찰 한계까지의 여유도를 나타내는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 입력 변수와 출력 변수 사이의 소정의 비선형 관계는 특성 곡선 또는 수식의 형태인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차륜 슬립도는 차륜력의 방향에 있어서의 차륜의 지면에 대한 슬립의 정도이며, 그립 특성 파라미터는 차륜의 그립 성능을 나타내는 변수이며, 출력부는 지면의 마찰 계수를 필요로 하지 않고, 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터만 상기 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차륜 슬립도는 지면에 대한 차륜의 상대 속도 벡터를 나타내는 양이며, 출력부는 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터만 상기 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차륜력은 차륜의 타이어에 작용하는 타이어력이며, 상기 차륜력과 슬립도의 비는 차륜 슬립도에 대한 타이어력의 비이며, 상기 그립 특성 파라미터는 차륜 슬립도에 대한 타이어력의 타이어 특성 곡선의 구배를 나타내고, 출력부는, 지면의 마찰 계수를 사용하지 않고, 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터만 상기 타이어 특성 곡선의 구배를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 타이어 특성 곡선은 차륜 슬립도의 소 슬립 영역에 있어서 차륜 슬립도의 절대값이 제로로부터 증대될 때 타이어력이 제로로부터 실질적으로 선형으로 증대되는 선형 부분과, 차륜 슬립도의 절대값이 소 슬립 영역을 초과하여 증대되는 대 슬립 영역에 있어서 차륜 슬립도의 절대값이 증대됨과 함께 타이어력이 비선형으로 변화되는 비선형 부분을 갖고, 상기 차륜력과 슬립도의 비가 증대됨과 함께 상기 그립 특성 파라미터는 제로로부터 최대 파라미터값까지 증대되고, 상기 최대 파라미터값은 타이어 특성 곡선의 선형 부분의 구배를 나타내고, 출력부는 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 상기 타이어 특성 곡선의 비선형 부분의 구배를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  11. 제9항에 있어서, 차륜 슬립도에 대한 타이어력의 상기 타이어 특성 곡선은 고마찰 계수를 갖는 고마찰 노면용의 고마찰 타이어 특성 곡선 및 고마찰 계수보다 낮은 저마찰 계수를 갖는 저마찰 노면용의 저마찰 타이어 특성 곡선을 포함하고, 상기 그립 특성 파라미터는 고마찰 타이어 특성 곡선 및 저마찰 타이어 특성 곡선 중 적어도 하나의 구배를 나타내고, 입력부는 타이어력의 현재값과 차륜 슬립도의 현재값으로부터 상기 차륜력과 슬립도의 비의 현재값을 구하고, 출력부는, 상기 차륜력과 슬립도의 비의 현재값으로부터 그립 특성 파라미터의 현재값을 결정하며, 타이어력의 현재값과 차륜 슬립도의 현재값에 대응하는 상기 고마찰 타이어 특성 곡선의 구배의 값 및 타이어력의 현재값과 차륜 슬립도의 현재값에 대응하는 상기 저마찰 타이어 특성 곡선의 구배의 값은 동일하며 그립 특성 파라미터의 현재값과 동등하게 설정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 타이어 특성 곡선은 노면 마찰 계수에 의존하는 타이어 특성을 나타내는 특성 곡선이며, 출력부는, 노면 마찰 계수를 사용하지 않고, 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터만 상기 타이어 특성 곡선의 구배를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그립 특성 파라미터는 상기 차륜력과 슬립도의 비가 소정의 크리티컬 레티오값(critical ratio)으로부터 증 대될 때 증대되는 함수인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 크리티컬 레티오값보다도 큰 대 레티오 영역에 있어서 상기 차륜력과 슬립도의 비가 증대되면 상기 차륜력과 슬립도의 비의 증가에 대한 그립 특성 파라미터의 증가의 비율이 증가되도록 상기 그립 특성 파라미터는 비선형으로 증대되는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 차륜력과 슬립도의 비가 크리티컬 레티오값과 동등할 때 상기 그립 특성 파라미터는 소정의 크리티컬 파라미터값과 동등하고, 상기 차륜력과 슬립도의 비가 크리티컬 레티오값보다 아래로 감소되면 그립 특성 파라미터는 크리티컬 파라미터값보다 아래로 감소되고, 상기 차륜력과 슬립도의 비가 크리티컬 레티오값보다 위로 증대되면 그립 특성 파라미터는 크리티컬 파라미터값보다 위로 증대되는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값 이하의 크리티컬 영역에 있어서는 그립 특성 파라미터를 크리티컬 파라미터값보다 증대시키는 그립 리커버리 제어를 행하고, 상기 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값보다 크지만 크리티컬 파라미터값보다 큰 소정의 제1 파라미터 임계값보다 작은 마지널 영역에 있어서는 그립 특성 파라미터를 크리티컬 파라미터값을 향하여 감소하는 것을 방지하는 그립 저하 예방 제어를 행하는 제어부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 그립 특성 파라미터가 제1 파라미터 임계값보다 클 때에는 상기 제어부는 그립 상태 제어를 행하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 그립 특성 파라미터로부터 차량 안정성을 나타내는 차량 안정성 파라미터를 정하는 안정성 추정부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  19. 제18항에 있어서, 입력부는 차량의 제1 차륜의 차륜력과 차륜 슬립도의 비와 제2 차륜의 차륜력과 슬립도의 비를 설정하도록 구성되고, 출력부는 제1 차륜의 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 제1 차륜의 그립 특성 파라미터를 구하고 제2 차륜의 상기 차륜력과 슬립도의 비로부터 제2 차륜의 그립 특성 파라미터를 구하고, 안정성 추정부는 제1 차륜의 그립 특성 파라미터와 제2 차륜의 그립 특성 파라미터로부터 차량 안정성 파라미터를 정하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 륜과 제2 륜은 차량의 전후륜 또는 좌우륜인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 차량 안정성 파라미터에 기초하여 차량을 제어하는 차량 안정성 제어부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차륜의 륜하중을 구하는 륜하중 검출부와, 륜하중에 기초하여 상기 입력과 상기 출력의 관계를 보정하는 보정부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 입력과 출력의 관계는, 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 나타내는 제1 축과 그립 특성 파라미터를 나타내는 제2 축을 갖는 평면 좌표계에 있어서의 그립 특성 곡선으로서 나타낼 수 있는 함수 관계이며, 상기 그립 특성 곡선은 제1 축과 크로스 오버점에서 교차하고, 크로스 오버점에서는 차륜력과 슬립도의 비는 크리티컬 레티오값과 동등하며, 그립 특성 파라미터는 크리티컬 파라미터값과 동등하고, 그립 특성 곡선은 크로스 오버점으로부터 엔드점까지 신장되고, 엔드점에서는 그립 특성 파라미터는 최대 파라미터값과 동등하고, 보정부는 차륜 하중의 변화에 따라 엔드점을 제1 축과 제2 축의 교점인 원점을 지나는 직선 상에서 이동시키는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 크리티컬 레티오값보다 큰 영역에 있어서, 서 로 교차하는 일 없이 서로를 따라 곡선 형상으로 신장되는 곡선족을 형성하도록 보정부는 륜하중에 따라 그립 특성 곡선을 수정하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  25. 제23항에 있어서, 보정부는, 차륜 하중의 증대에 따라, 엔드점을 제1 축과 제2 축의 교점인 원점을 지나는 직선 상에서 원점으로부터 이격되는 방향으로 이동시키고, 크로스 오버점을 제1 축 상에서 원점으로부터 이격되는 방향으로 이동시키도록 함수 관계를 보정하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 입력부는 차륜력을 구하는 차륜력 검출부, 차륜 슬립도를 구하는 차륜 슬립도 검출부 및 차륜력 검출부에 의해 구해진 차륜력을 차륜 슬립도 검출부에서 구해진 차륜 슬립도로 나누어 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 구하는 제산부를 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 차륜력은 횡력이고, 차륜 슬립도는 차륜의 슬립각이며, 차륜력과 차륜 슬립도의 비는 횡력과 슬립각의 비인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  28. 제27항에 있어서, 그립 특성 파라미터에 기초하여 차량 거동을 제어하는 차량 제어부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  29. 제28항에 있어서, 차량 선회 거동을 제어하는 액추에이터를 더 구비하고, 차량 제어부는 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  30. 제29항에 있어서, 액추에이터는 차량 운전자의 조타력을 어시스트하는 조타력 어시스트 액추에이터와 차량의 좌우륜의 전후력을 제어하는 액추에이터 및 차량의 차륜 조타각을 제어하는 액추에이터 중 적어도 하나를 갖는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 차량 제어부는 그립 특성 파라미터가 저하되면 그립 특성 파라미터를 증대시키도록 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  32. 제29항 또는 제30항에 있어서, 차량 제어부는 그립 특성 파라미터가 저하되면 슬립각을 증대시키도록 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  33. 제29항에 있어서, 차량 제어부는 선회 특성 추정부와 선회 거동 제어부를 구비하고, 선회 특성 추정부는 그립 특성 파라미터로부터 차량 선회 특성을 추정하고, 차량 선회 특성에 기초하여 선회 거동 제어부는 액추에이터를 제어하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  34. 제33항에 있어서, 선회 특성 추정부는 그립 특성 파라미터로부터 차량의 드리프트 아웃 경향과 차량의 스핀 경향 중 적어도 하나를 추정하고, 선회 거동 제어부는 추정한 경향을 저하시키도록 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  35. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 차륜력은 전후력이고, 차륜 슬립도는 차륜의 슬립율이며, 차륜력과 차륜 슬립도의 비는 전후력과 슬립율의 비인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  36. 제35항에 있어서, 그립 특성 파라미터에 기초하여 상기 차륜의 차륜 토크를 제어하는 토크 제어부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  37. 제36항에 있어서, 차륜 토크를 제어하는 액추에이터를 더 구비하고, 토크 제어부는 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성 을 추정하기 위한 장치.
  38. 제37항에 있어서, 토크 제어부는, 그립 특성 파라미터가 소정의 크리티컬 파라미터값보다 저하되면, 그립 특성 파라미터가 크리티컬 파라미터값보다 커질 때까지, 차륜 토크를 감소시키도록 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 소정의 크리티컬 파라미터값은 제로와 동등한, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 토크 제어부는, 그립 특성 파라미터가 소정의 크리티컬 파라미터값보다 크고, 소정의 임계값보다 작은 영역에 있을 때, 차륜 토크의 증대를 억제하도록 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 토크 제어부는, 그립 특성 파라미터가 소정의 크리티컬 파라미터값보다 클 경우에 차량 운전자의 전후력 증대 요구가 있으면, 소정의 임계값보다 작아질 때까지 차륜 토크를 증대시키도록 액추에이터를 제어하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  42. 제35항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 전후력은 구동력 또는 제동력인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  43. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차륜력이 차륜의 횡방향과 전후 방향으로부터 이격된 경사 방향으로 작용했을 때, 출력부는 차륜력의 방향에 따라 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 입력부는 차륜에 작용하는 전후력과 횡력으로부터 상기 차륜력을 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 입력부는 차륜의 전후 방향 슬립도와 횡방향 슬립도로부터 상기 차륜 슬립도를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  46. 제45항에 있어서, 전후 방향 슬립도는 차륜 슬립율을 기준율로 나누어 얻어지는 무차원의 전후 슬립도이며, 횡방향 슬립도는 차륜의 슬립각을 기준각으로 나누어 얻어지는 무차원의 횡 슬립도인, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  47. 제43항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력은 무차원의 입력이며, 상기 입력부는 차륜력과 차륜 슬립도의 비를 기준비로 나누어 무차원의 입력을 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  48. 제43항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력부는 차륜력의 방향에 따라 상기 입력과 상기 출력의 관계를 정하고, 그 관계에 따라 상기 입력으로부터 상기 출력을 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  49. 제43항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력부는 입력과 출력의 소정의 관계에 따라 상기 입력으로부터 상기 출력을 정하도록 구성되고, 상기 입력과 출력의 관계는 횡력과 횡방향 슬립도의 비를 나타내는 제1 축, 전후력과 전후 방향 슬립도의 비를 나타내는 제2 축, 그립 특성 파라미터를 나타내는 제3 축을 갖는 3차원 좌표계에 있어서의 3차원 곡면으로 나타나는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  50. 제49항에 있어서, 출력부는 3차원 곡면으로 나타나는 상기 입력과 출력의 관계로부터 차륜력의 방향에 따라 2차원의 관계를 정하고, 2차원의 관계에 따라서 상 기 입력으로부터 상기 출력을 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  51. 제43항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 그립 특성 파라미터로부터 차량 거동을 추정하는 차량 거동 추정부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  52. 제51항에 있어서, 차량 거동 추정부는 그립 특성 파라미터를 횡방향 성분과 전후 방향 성분으로 분해하는 분해부, 횡방향 성분에 따라서 차량의 횡방향 거동을 추정하는 횡 거동 추정부, 전후 방향 성분에 따라 차량의 전후 방향 거동을 추정하는 전후 거동 추정부를 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  53. 제52항에 있어서, 횡 거동 추정부는 그립 특성 파라미터의 상기 횡방향 성분 및 제2 차륜의 그립 특성 파라미터로부터 차량의 횡방향 거동을 추정하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  54. 제52항 또는 제53항에 있어서, 횡 거동 추정부와 전후 방향 추정부 중 적어도 한쪽으로부터 제어 신호를 받아, 차량의 횡방향 거동과 전후 방향 거동 중 적어도 한쪽을 제어하는 작동부를 더 구비하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추 정하기 위한 장치.
  55. 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법이며,
    접지면에 있어서 상기 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비를 나타내는 입력을 설정하는 입력 스텝과,
    상기 입력에 기초하여, 차륜의 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터를 나타내는 출력을 정하는 출력 스텝으로 이루어지는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 출력의 그립 특성 파라미터에 따라서 차량을 제어하는 스텝을 더 포함하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법.
  57. 제55항 또는 제56항에 있어서, 상기 출력의 그립 특성 파라미터에 따라서 차량의 안정성을 나타내는 차량 안정성 파라미터를 구하는 스텝을 더 포함하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법.
  58. 제57항에 있어서, 상기 차량 안정성 파라미터에 따라서 차량을 제어하는 안정성 제어 스텝을 더 포함하는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 방법.
  59. 차량 상태를 추정하기 위한 장치에 있어서, 입력과 출력의 소정의 관계에 따라 입력으로부터, 출력을 정하는 그립 특성 추정 수단을 구비하고, 입력은 접지면에 있어서 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비이며, 출력은 차륜의 노면 그립 한계에 대한 여유도를 나타내는 그립 특성 파라미터인, 차량 상태를 추정하기 위한 장치.
  60. 제59항에 있어서, 차륜력을 검출하는 차륜력 검출 수단과 차륜 슬립도를 검출하는 미끄럼도 검출 수단을 더 구비하는, 차량 상태를 추정하기 위한 장치.
  61. 제60항에 있어서, 그립 특성 파라미터에 기초하여 차륜과 지면의 사이의 마찰 상태를 나타내는 파라미터를 구하는 마찰 상태 추정 수단을 더 구비하는, 차량 상태를 추정하기 위한 장치.
  62. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력부는 차륜력의 방향에 따라서 그립 특성 파라미터를 정하도록 구성되어 있는, 차량의 차륜의 접지면 그립 특성을 추정하기 위한 장치.
  63. 차량 안정성을 나타내는 차량 안정성 파라미터를 추정하기 위한 장치에 있어서, 접지면에 있어서 상기 차륜에 작용하는 차륜력과 상기 차륜의 차륜 슬립도의 비를 나타내는 입력을 설정하는 입력부와,
    상기 입력에 기초하여, 차륜의 그립 특성을 나타내는 그립 특성 파라미터를 나타내는 출력을 정하는 출력부를 구비하는, 차량 안정성을 나타내는 차량 안정성 파라미터를 추정하기 위한 장치.
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