WO2010001819A1 - 路面摩擦係数推定装置及び路面摩擦係数推定方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a road surface friction coefficient estimating device and a road surface friction coefficient estimating method for estimating a road surface friction coefficient (hereinafter also referred to as road surface ⁇ ) of a traveling road surface of an automatic vehicle.
- road surface ⁇ a road surface friction coefficient
- a ratio (b2 / a2) to the height a2 is calculated. Obtaining calculated ratio and (b2 / a2) multiplying values of the road surface mu values mu A of the reference road surface ( ⁇ A ⁇ b2 / a2) , the multiplied value ( ⁇ A ⁇ b2 / a2) of the actual traveled road surface It estimated as the road surface mu value mu B.
- step S5 the road surface ⁇ calculation unit 3 calculates an estimated value of the road surface ⁇ value ⁇ B of the actual traveling road surface.
- the road surface ⁇ calculator 3 calculates the ratio (Fxb / Fxa) between the braking / driving force Fxb detected in step S1 and the braking / driving force Fxa calculated from the characteristic map in step S4, and a characteristic map (tire). multiplying the road surface mu values mu a of the reference road surface obtained from the characteristic curve) of.
- the tire characteristic curve has been described on the case where the horizontal axis represents the slip ratio S and the vertical axis represents the braking / driving force Fx.
- a tire characteristic curve expressed as another form can be used.
- the case where the characteristic map is used has been described.
- other methods can be used.
- a mathematical formula can also be used.
- the equation obtains a tire characteristic curve similar to the characteristic map, with the braking / driving force of the wheel and the slip ratio of the wheel as variables.
- the road surface ⁇ of the actual traveling road surface is estimated by, for example, simultaneous equations. .
- tire characteristic curves are obtained for road surfaces with different road surface ⁇ , and when there is no tire characteristic curve for obtaining road surface ⁇ of the actual traveling road surface, the existing characteristic curve of each tire is supplemented.
- a method of estimating the road surface ⁇ of the running road surface is also conceivable.
- the estimation accuracy of the road surface ⁇ is lowered by using or complementing a plurality of tire characteristic curves.
- the road surface ⁇ of the traveling road surface can be estimated from only the characteristic curve of the tire on a certain road surface, so that the road surface ⁇ of the traveling road surface can be easily estimated with high accuracy.
- the estimated value can be obtained.
- the relationship between the detected braking / driving force and the detected slip ratio is estimated using a characteristic map comprising tire characteristic curves each having the ratio of braking / driving force and slip ratio and the slip ratio as coordinate axes. ing. This makes it possible to easily estimate the road surface ⁇ that changes from moment to moment.
- FIG. 18 shows the configuration of the system control unit 26.
- the system control unit 26 includes a vehicle body speed calculation unit 41, a drive torque command value calculation unit 42, a drive torque command value correction unit 43, a slip ratio calculation unit 44, a braking / driving force calculation unit 45, and a road surface.
- a ⁇ calculator 46 is provided.
- the system control unit 26 realizes a vehicular travel control apparatus to which the present invention is applied.
- the vehicle body speed calculation unit 41 calculates the vehicle body speed based on the wheel speeds detected by the wheel speed detection units 23 FL , 23 FR , 23 RL, and 23 RR . Specifically, the vehicle body speed calculation unit 41 calculates the vehicle body speed based on the left and right average values of the two driven wheels.
- the vehicle body speed can also be estimated in consideration of the detection value of the longitudinal acceleration sensor.
- the vehicle body speed calculation unit 41 corrects the vehicle body speed from the vehicle body speed calculated based on the wheel speed so as to eliminate the influence of an error caused by tire idling during sudden acceleration or tire lock during sudden braking.
- the vehicle body speed can also be detected using a GPS (Global Positioning System), an optical ground speed measuring device, or the like.
- the vehicle body speed calculation unit 41 outputs the calculated vehicle body speed to the drive torque command value calculation unit 42 and the slip ratio calculation unit 44.
- the drive torque command value correction unit 43 corrects the drive torque command value (drive torque basic command value) T to be smaller as the estimated value of the road surface ⁇ is smaller (becomes smaller from 1).
- the drive torque command value (drive torque basic command value) T is corrected by a gain corresponding to the estimated value of the road surface ⁇ .
- FIG. 19 shows the relationship between the road surface ⁇ (estimated value) and the gain Gain.
- the gain Gain decreases as the road surface ⁇ decreases (from 1).
- a corrected drive torque command value T (left side) is calculated by the following equation (3).
- T T-Gain ⁇ L (3)
- L is a gain (> 0) for immediately stopping idling.
- the operation is as follows. While the vehicle is running, the accelerator pedal operation amount detection unit 21 detects the accelerator opening that the driver has operated, and the vehicle body speed calculation unit 41 calculates the vehicle body speed.
- the drive torque command value calculation unit 42 calculates a drive torque command value (drive torque basic command value) T based on the accelerator opening and the vehicle body speed.
- the wheel speed detectors 23 FL , 23 FR , 23 RL and 23 RR detect the wheel speed.
- the slip ratio calculation unit 44 calculates the slip ratio based on the wheel speed and the vehicle body speed.
- the braking / driving force calculation unit 45 calculates the braking / driving force based on the motor current value.
- the second embodiment can also be realized by the following configuration. That is, the maximum drive torque command value can be limited according to the road surface ⁇ . For example, the smaller the road surface ⁇ is, the smaller the maximum drive torque command value is. As a result, the drive torque command value T can be made smaller as the estimated value of the road surface ⁇ becomes smaller (becomes smaller from 1).
- the case where the drive torque is corrected is described.
- the braking torque can be corrected. Also in this case, correction is made to decrease the braking torque as the estimated value of the road surface ⁇ decreases (as it decreases from 1).
- the present invention can be applied to a vehicle using another drive source as long as the vehicle can detect the braking / driving force and the slip ratio, or the physical quantities corresponding to them.
- the present invention can be applied to a gasoline engine driven vehicle.
- an acceleration sensor can be mounted on a gasoline engine driven vehicle, and the road surface ⁇ can be estimated by replacing the vehicle body acceleration detected by the acceleration sensor with the braking / driving force of the wheels.
- the braking / driving torque of the vehicle is controlled as the running behavior control of the vehicle based on the estimated road surface ⁇ has been described.
- another control amount for example, steering assist torque
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Abstract
Description
先ず、本願発明の実施形態の前提となる技術を説明する。図1はタイヤの特性曲線を示す。このタイヤの特性曲線は、駆動輪のスリップ率Sと駆動輪の制駆動力Fxとの間に成立する一般的な関係を示す。例えば、マジックフォーミュラ(Magic Formula)といったタイヤモデルからタイヤの特性曲線を得る。図1に示すように、タイヤの特性曲線では、スリップ率Sと制駆動力Fxとの関係が、スリップ率Sの絶対値が増加するに従い線形から非線形に遷移する。すなわち、スリップ率Sが零から所定の範囲内にある場合には、スリップ率Sと制駆動力Fxとの間に線形関係が成り立つ。そして、スリップ率Sの絶対値がある程度大きくなると、スリップ率Sと制駆動力Fxとの関係が非線形関係になる。
以上の技術の採用により実現した実施形態を次に説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態は、本発明を適用した路面摩擦係数推定装置である。
(構成)
図11は、第1の実施形態の路面摩擦係数推定装置の構成を示す。路面摩擦係数推定装置は、例えば、路面μに応じて走行制御を行う車両に搭載される。同図に示すように、路面摩擦係数推定装置は、制駆動力検出部1、スリップ率検出部2及び路面μ算出部(路面摩擦係数推定部)3を備える。制駆動力検出部1は、制駆動力を検出する。制駆動力検出部1は、例えば、駆動源や制動装置の出力を基に、制駆動力を検出する。制駆動力検出部1は、検出した制駆動力を路面μ算出部3に出力する。また、スリップ率検出部2は、スリップ率を検出する。スリップ率検出部2は、車輪速度と車体速度との差分を基に、スリップ率を検出する。スリップ率検出部2は、検出したスリップ率を路面μ算出部3に出力する。
この第1の実施形態における作用及び効果は次のようになる。
(1)走行時の車輪の制駆動力及びスリップ率を検出し、その検出した車輪の制駆動力と車輪のスリップ率との比を算出している。そして、その算出した比、基準路面について車輪の制駆動力と車輪のスリップ率との相関関係として得られるタイヤの特性曲線、並びに検出した制駆動力及びスリップ率の少なくとも一方を基に、該制駆動力と該スリップ率との関係を推定している。これにより、車輪の制駆動力と車輪のスリップ率とを検出することができれば、その比を基に、時々刻々変化する路面μを推定することができる。すなわち、スリップが発生する前に、路面μを推定することができる。これにより、スリップ率と走行路面の路面μ(又は制駆動力)との関係を推定できる。
第2の実施形態は、本発明を適用した電動駆動車である。
(構成)
図17は、第2の実施形態の電動駆動車(2輪駆動)の概略構成を示す。同図に示すように、電動駆動車は、アクセルペダル操作量検出部21、ブレーキペダル操作量検出部22、車輪速検出部23FL、23FR、23RL及び23RR、加速度センサ24、駆動モータ25FL,25FR、システム制御部26、駆動輪27FL,27FR及びバッテリ28を備える。
加速時(駆動時):S=(V-w)/w ・・・(1)
減速時(制動時):S=(V-w)/V ・・・(2)
ここで、Vは車体速度である。wは車輪速度である。スリップ率算出部44は、算出したスリップ率を路面μ算出部46に出力する。
T=T-Gain・L ・・・(3)
ここで、Lは、空転をすぐに止めるためのゲイン(>0)である。この(3)式によれば、路面μの推定値が小さくなるほど(1から小さくなるほど)、駆動トルク指令値Tは小さくなる。
動作は次のようになる。車両走行中、アクセルペダル操作量検出部21が運転者のアクセル操作したアクセル開度を検出するとともに、車体速度算出部41が車体速度を算出する。駆動トルク指令値算出部42は、そのアクセル開度及び車体速度を基に、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを算出する。一方、車輪速検出部23FL、23FR、23RL及び23RRは、車輪速度を検出する。そして、スリップ率算出部44は、その車輪速度と車体速度を基に、スリップ率を算出する。さらに、制駆動力算出部45は、モータ電流値を基に、制駆動力を算出する。路面μ算出部46は、それら制駆動力及びスリップ率、並びに特性マップを基に、実際の走行路面の路面μを推定値として算出する。そして、駆動トルク指令値補正部43は、その路面μの推定値を基に、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを補正する。具体的には、駆動トルク指令値補正部43は、路面μの推定値が小さくなるほど(1から小さくなるほど)、駆動トルク指令値(駆動トルク基本指令値)Tを小さくする補正をする。
この第2の実施形態における作用及び効果は次のようになる。
(1)走行時の車輪の制駆動力及びスリップ率を検出し、その検出した車輪の制駆動力と車輪のスリップ率との比を算出している。そして、その算出した比、基準路面について車輪の制駆動力と車輪のスリップ率との相関関係として得られるタイヤの特性曲線、並びに検出した制駆動力及びスリップ率の少なくとも一方を基に、該制駆動力と該スリップ率との関係を推定している。それから、その制駆動力とスリップ率との関係を基に、車両の走行挙動制御として、車両の制駆動トルクを制御している。これにより、車両の制駆動トルクを走行路面の路面μに応じて適切に制御できる。
Claims (16)
- 車輪の制駆動力を検出する制駆動力検出部と、
前記車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出部と、
前記制駆動力及び前記スリップ率を座標軸とする座標面における、基準路面摩擦係数のもとでの前記制駆動力と前記スリップ率の関係を表す特性曲線に関する情報を保持し、
前記座標面において、前記制駆動力検出部が得た前記制駆動力の検出値及び前記スリップ率検出部が得た前記スリップ率の検出値に対応する検出点と、前記座標面の原点とを通る直線と、前記特性曲線との交点を基準点として求め、
前記制駆動力及び前記スリップ率の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準点における値である基準値、並びに前記基準路面摩擦係数に基づいて路面摩擦係数の推定値を計算する、路面摩擦係数推定部と、
を備えた路面摩擦係数推定装置。 - 前記路面摩擦係数推定部は、
前記制駆動力の前記検出値を前記スリップ率の前記検出値で除すことにより前記座標面における前記直線の傾きを計算し、
前記傾きに基づいて前記基準点を求める、
請求項1に記載の路面摩擦係数推定装置。 - 前記座標面は、前記スリップ率を横軸とし、前記制駆動力を縦軸として有する、請求項1に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記座標面の前記原点は、前記制駆動力がゼロとなる点である、請求項1に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、
前記制駆動力及び前記スリップ率の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準値に基づいて対基準比率を計算し、
前記対基準比率及び前記基準路面摩擦係数に基づいて前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項1に記載の路面摩擦係数推定装置。 - 前記路面摩擦係数推定部は、前記制駆動力及び前記スリップ率の少なくとも一方の前記検出値を前記基準値で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項5に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、
前記座標面における前記検出点と前記制駆動力がゼロとなる点との距離を第1の距離として計算し、
前記座標面における前記基準点と前記制駆動力がゼロとなる点との距離を第2の距離として計算し、
前記第1の距離及び前記第2の距離に基づいて前記対基準比率を計算する、請求項5に記載の路面摩擦係数推定装置。 - 前記路面摩擦係数推定部は、前記第1の距離を前記第2の距離で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項7に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、前記スリップ率に対する前記制駆動力の比を横軸とし、前記制駆動力を縦軸とする第2の座標面における、前記基準路面摩擦係数のもとでの前記制駆動力と前記スリップ率の関係を表す第2の特性曲線に関する情報を保持する、請求項1に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、
前記第2の特性曲線の情報を参照して、前記制駆動力の前記基準値に対する前記検出値の比率を対基準比率として計算し、
前記対基準比率及び前記基準路面摩擦係数に基づいて、前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項9に記載の路面摩擦係数推定装置。 - 前記路面摩擦係数推定部は、前記制駆動力の前記検出値を前記基準値で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項10に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、前記スリップ率に対する前記制駆動力の比を横軸とし、前記スリップ率を縦軸とする第2の座標面における、前記基準路面摩擦係数のもとでの前記制駆動力と前記スリップ率の関係を表す第2の特性曲線に関する情報を保持する、請求項1に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、
前記第2の特性曲線を参照して、前記スリップ率の前記基準値に対する前記検出値の比率を対基準比率として計算し、
前記対基準比率及び前記基準路面摩擦係数に基づいて、前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項12に記載の路面摩擦係数推定装置。 - 前記路面摩擦係数推定部は、前記スリップ率の検出値を前記基準値で除すことにより前記対基準比率を計算する、請求項13に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 前記路面摩擦係数推定部は、前記基準路面摩擦係数に前記対基準比率を乗じることにより前記路面摩擦係数推定値を計算する、請求項13に記載の路面摩擦係数推定装置。
- 車輪の制駆動力を検出する工程と、
前記車輪のスリップ率を検出する工程と、
前記制駆動力及び前記スリップ率を座標軸とする座標面における、基準路面摩擦係数のもとでの前記制駆動力と前記スリップ率の関係を表す特性曲線に関する情報を保持し、
前記座標面において、前記制駆動力の検出値及び前記スリップ率の検出値に対応する検出点と、前記座標面の原点とを通る直線と、前記特性曲線との交点を基準点として求め、
前記制駆動力及び前記スリップ率の少なくとも一方の前記検出値及び前記基準点における値である基準値、並びに前記基準路面摩擦係数に基づいて、路面摩擦係数の推定値を計算する工程と、
を備えた路面摩擦係数推定方法。
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