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JP2669654B2 - 自動車のスリップ制御装置 - Google Patents

自動車のスリップ制御装置

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Publication number
JP2669654B2
JP2669654B2 JP63178665A JP17866588A JP2669654B2 JP 2669654 B2 JP2669654 B2 JP 2669654B2 JP 63178665 A JP63178665 A JP 63178665A JP 17866588 A JP17866588 A JP 17866588A JP 2669654 B2 JP2669654 B2 JP 2669654B2
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JP
Japan
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road surface
slip
control
road
target
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JP63178665A
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和俊 信本
裕 塚原
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH0227125A publication Critical patent/JPH0227125A/ja
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車両の駆動輪のスリップを防止して走行安
定性の向上を図るようにした自動車のスリップ制御装置
の改良に関する。
(従来の技術) 従来より、この種の自動車のスリップ制御装置とし
て、例えば特開昭60−197434号公報に開示されるよう
に、車両の駆動輪と従動輪との速度差を駆動輪のスリッ
プ量として検出すると共に、駆動輪のスリップ量が設定
値以上になったスリップ発生時に、先ずこのスリップ発
生時における路面の摩擦係数(以下、路面のμという)
を演算推定し、駆動輪のスリップ量をこの推定した路面
のμに応じた目標スリップ量になるように、車両の駆動
力を制御することにより、駆動輪の回転速度を調整して
そのスリップを有効に防止し、車両の走行安定性の向上
を図るようにしたものが知られている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記の如く駆動輪のスリップ制御を行う場
合、路面のμはスリップ発生時にのみ演算推定される関
係上、車両の走行に伴い路面の状況が圧接路やウェット
路に変化して路面のμが変化したときにも、目標スリッ
プ量は変更されないため、スリップ量制御を路面μの変
化に応じた適切なものにするようにその改善が要請され
る。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、路面のμの変化に対応した駆動輪のスリップ量
制御を行うことにある。
(課題を解決するための手段) その場合、路面のμが低く(例えば圧接路がウェット
路に)変化した時には、路面μの低下変化に伴いスリッ
プが発生するので、路面のμが通常通り演算推定され
て、その時の路面μに応じたスリップ量制御が行われ
る。一方、路面μが高く変化した時には、目標スリップ
量も大きく変更すべき状況にも拘らず、小さな値に固定
されて、その分、駆動輪の回転速度も制限されて、車両
の加速性が低下する欠点がある。
斯かる点から、本発明では、スリップ制御中での車両
の挙動変化に基いて高μ路への変化時に限って、スリッ
プ発生時に推定した路面μを大きく補正することとして
いる。
つまり、請求項(1)に係る発明の具体的な構成は、
第1図に示すように、エンジン出力を調整する出力調整
手段10と、駆動輪のスリップを検出するスリップ検出手
段25と、該スリップ検出手段25で検出されるスリップ発
生時に路面の摩擦係数を推定する路面推定手段26と、駆
動輪のスリップ量を上記路面推定手段26で推定した路面
の摩擦係数に応じた目標スリップ量にするよう、上記出
力調整手段10を制御する制御手段27とを備えた自動車の
スリップ制御装置を前提とする。そして、上記スリップ
検出手段25で検出されるスリップ量が上記制御手段27の
目標スリップ量未満である状態が設定時間継続したこと
により路面の変化を検出する路面変化検出手段28と、該
路面変化検出手段28により路面変化が検出されたとき、
上記路面推定手段26により推定した路面の摩擦係数を増
加補正する補正手段29とを設ける構成としている。
(作用) 以上の構成により、請求項(1)に係る発明では、駆
動輪のスリップ制御中に、路面の状況が例えばウェット
路から圧接路に移行して路面μが高く変化した場合に
は、駆動輪の路面に対する摩擦力が増大して、そのスリ
ップ量が目標スリップ量に至らず、この状態が設定時間
以上継続して路面変化(路面μの変化)が路面変化検出
手段28により検出され、このため、推定された路面の摩
擦係数が補正手段29により増加補正される。その結果、
制御手段26での目標スリップ量が高くなって、駆動輪の
回転速度がその分だけ上昇し、車両の加速性が向上する
ことになる。
(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)に係る発明の自動
車のスリップ制御装置によれば、駆動輪のスリップ発生
時における推定路面μに応じた目標スリップ量に駆動輪
をスリップ制御する場合、その後の路面μの高変化を検
出して上記推定路面μを増加補正したので、駆動輪のス
リップの増大を招くことなく目標スリップ量を高めて駆
動輪の回転速度をその分上昇させることができ、路面μ
の高変化時における車両の加速性の向上を図ることがで
きる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を第2図以下の図面に基いて説
明する。
第2図は本発明に係る自動車のスリップ制御装置の全
体概略構成を示し、1はエンジン、2は例えば前進4
段、後退1段の自動変速機であって、該自動変速機2で
変速されたエンジン動力は、変速機2の後方に配置した
推進軸3、差動装置4及び後車軸5を介して左右の後輪
6,6に伝達され、該後輪6を駆動輪とし、左右の前輪7,7
を従動輪として構成している。
また、上記エンジン1の吸気通路1aには、吸入空気量
を制御してエンジン出力を調整する出力調整手段として
のスロットル弁10が配置されている。該スロットル弁10
は、アクセルペダル11とは機械的な連動関係がなく、ス
テップモータ等で構成されたスロットルアクチュエータ
12により電気的に開度制御される。
さらに、前後左右の車輪6,7近傍には、各々、車輪の
回転速度を検出する車輪速度センサ13,13…が設けられ
ていると共に、アクセルペダル11の開度を検出する開度
センサ14、ステアリング舵角を検出する舵角センサ15、
ブレーキペダルの踏込時を検出するブレーキセンサ16、
自動変速機2のレンジを検出するレンジセンサ17が設け
られている。而して、以上の各センサ13〜17の検出信号
は、CPU等を有するコントローラ20に入力されていて、
該コントローラ20により、スロットル弁10の開度制御に
よりエンジン出力を制御して、後輪(駆動輪)6のスリ
ップを抑制,防止するようにしている。
次に、コントローラ20によるスリップ制御を第3図な
いし第5図の制御フローに基いて説明する。
先ず、第3図のメインフローから説明するに、ステッ
プSM1でシステムをイニシャライズした後、ステップSM2
でアクセルペダル11の踏込み量に応じたスロットル弁10
の目標開度NTAGを演算し、ステップSM3で駆動輪6のス
リップ制御を第5図のスリップ制御フローに基いて行
い、基本的にスリップ制御時にはその制御開度STAGにス
ロットル弁10を開度制御し、スリップ制御を要しない通
常制御時には上記ペダル踏込み量に応じた目標開度NTAG
に制御することとして、ステップSM2に戻ることを繰返
す。
次に、第4図の制御フローを説明するに、該制御フロ
ーは上記第3図のメインフローに所定時間毎に割込んで
開始し、ステップSI1で車輪速度、アクセルペダル開
度、舵角等の各種データを入力すると共に信号処理した
後、ステップSI2で各種制御タイマに対しデクリメント
等の処理をし、ステップSI3でスロットル弁10の開度を
実際に上記目標開度NTAG又は制御開度STAGに制御して終
了する。
続いて、第5図のスリップ制御フローを説明する。先
ず、ステップS1でスリップ制御の要/不要を運転者が選
択するトラクションスイッチのON/OFF状態で判別し、ON
状態でスリップ制御を要求する場合には、ステップS2
降で駆動輪(後輪)6のスリップ制御を行う。
而して、ステップS2以降でスリップの程度及び路面の
摩擦係数(以下μという)を判別する。先ずステップS2
で後輪速度(駆動輪速度)WRと前輪速度(従動輪速度)
FWとを比較する。ここに、駆動輪速度WRは左右の後輪の
うち大きいほうの速度を用い、従動輪速度FWは左右の両
輪の回転速度の平均を用いる。而して、WR−FWが大きい
大スピン時には、ステップS3でスピンフラグSPIN(大ス
ピン時にSPIN=0)の値を判別し、SPIN≠0の場合には
大スピンの発生時と判断して、ステップS4でスピンフラ
グSPIN=0に設定すると共に、ステップS5で路面のμ判
定用タイマGTIMを所定値(例えばGTIM=33)に初期設定
すると共に、路面のμ判定終了フラグGGF(μ判定終了
でGGF=FF)をGGF=0に初期設定し、また今回の従動輪
速度FWを前回の従動輪速度FWOLDとしてステップS11進む
こととする。
一方、上記ステップS2で前後輪の速度差(WR−FW)が
大きくない場合には、更にステップS6でスピンフラグSP
INの値を判別し、SPIN=0の大スピン時に限り、ステッ
プS7で所定時間計測用のタイマRECTMを所定値(例えばR
ECTM=22)に初期設定する。そして、ステップS8で前後
輪の速度差(WR−FW)が中程度か否かを判別し、中程度
の場合にはステップS9でスピンフラグSPINをSPIN=100
に、速度差(WR−FW)が小さい場合にはステップS10でS
PIN=255に各々設定する。
しかる後、ステップS11以降で路面のμを推定するこ
ととし、先ずステップS11でμ推定終了フラグGGF=0の
場合(μ推定前)に限り、ステップS12で路面のμ推定
用タイマGTIMの値を判別し、大スピン発生時からGTIM=
0になった所定時間経過時に、ステップS13でこの時の
従動輪速度FWと前回(大スピン発生時点)の従動輪速度
FWOLDとの差から従動輪の加速度GG(=FW−FWOLD)を把
握して、ステップS14で今回の従動輪速度FWと従動輪の
加速度GGとに基いて同ステップ中に示すマップから路面
のμを把握する。ここに、マップ上、同一の従動輪速度
FWでは従動輪の加速度GGが高いほど路面μも高いから、
領域MU=1ではμは低く、領域MU=2ではμは中程度、
領域MU=3ではμは高い。そして、路面のμを推定した
後は、ステップS15でμ推定終了フラグGGFをGGF=FF
(μ推定終了)に設定して、ステップS16以降のスリッ
プ制御に移ることとする。
一方、上記ステップS11でμ推定終了フラグGGF≠0の
場合(μ推定後)には、ステップSA0で第6図の路面の
μ補正フローに基いて路面のμが変化した場合に対処す
ることとする(路面のμ補正フローについては第5図の
説明後に詳述する)。
而して、ステップS16以降でのスリップ制御では、先
ずステップS16でアクセスペダル11の踏込みの有無を判
別し、踏込み時(ON時)限りスリップ制御を行うことと
し、ステップS17でスリップ制御中フラグSPINC(スリッ
プ制御中で0)の値を判別し、SPINC≠0のスリップ制
御開始時では、更にステップS18でスピンフラグSPINの
値を判別し、SPIN=255のスピン収束状態ではスロット
ル弁開度をアクセルペダルの踏込み量に応じた開度値に
設定すべく、直ちにステップS32に進む。
一方、上記ステップS18でSPIN≠255の場合は、ステッ
プS19でスリップ制御中フラグSPINCをSPINC=0に設定
した後、ステップS20で駆動輪の回転速度のフィードバ
ック制御における前後輪の回転速度差(駆動輪6のスリ
ップ量)を路面のμに応じた所定値(目標スリップ量)
ΔN(例えばMU=1(低μ路)のとき2km/h、MU=2
(中μ路)のとき4km/h、MU=3(高μ路)のとき6km/
h)にすべく、駆動輪の目標回転速度MOKUを、MOKU=FW
+ΔNに予め設定する。
しかる後、ステップS21及びS22で各々スピンフラグSP
INの値及び大スピン収束後の計測タイマRECTMの値を判
別し、SPIN=0の大スピン発生時には、ステップS23
進んでスロットル弁10の開度を小さな開度値にフィード
フォワード制御することとし、同ステップ中に示すマッ
プに基いて従動輪の回転速度FWに応じた目標のフォワー
ド制御開度値STAGを求める。この制御開度値STAGは推定
した路面のμに応じて設定され、路面μが低いほど一層
小さい開度値に求められる。
また、上記の大スピン発生後に、スピンが幾分収まっ
て上記ステップS21でSPIN≠0となると、タイマRECTM≠
0の所定時間経過前では、上記の如く小開度値に設定し
たフォワード制御開度値STAGを短時間で復帰させるよう
フィードフォワード制御することとし、ステップS24
同ステップ中に示すマップに基いて従動輪の回転速度FW
に応じた目標のフォワード復帰制御値STAGを求める。こ
の復帰制御値STAGは上記と同様に、推定路面μに応じて
設定される。
而して、SPIN=0で且つタイマRECTM=0になると、
ステップS25で駆動輪の目標回転速度MOKUになるようフ
ィードバック制御(例えばPI−PD方式)により目標開度
値STAG1を設定する。この場合、目標開度値STAG1が全閉
近傍にまで小さくなる時もあって、この時にはスピン収
束時の加速性が損なわれるから、目標開度値STAGの最小
値をリミッタ値に制限することとしている。つまり、ス
テップS26でリミッタ値STAG2を上記ステップS23と同様
のマップに基いて従動輪速度FWから求め、その後、ステ
ップS27でフィードバック制御から求めた目標開度値STA
G1をSTAG2と比較し、その大きな値の方をステップS28
びS29で求めて、最小でもリミッタ値STAG2に制限してい
る。
その後は、ステップS30でこのスリップ制御での目標
開度STAGと、アクセルペダル踏込み量に応じた目標開度
NTAGとを比較し、STAG≦NTAGの場合には、スリップ制御
の必要時であるので、ステップS31で実際に制御すべき
開度値TAGETをスリップ制御により求めた目標開度STAG
として制御して、終了する。
一方、STAG>NTAGの場合には、通常通りアクセルペダ
ルに応じた開度に制御すべく、ステップS32でスリップ
制御中フラグSPINCをSPINC=255(スリップ制御の不要
時)に設定すると共に、ステップS33で路面のμ推定終
了フラグGGFをGGF=FFに設定(μ推定終了)して、ステ
ップS34で実際に制御すべき開度値TAGETをアクセルペダ
ル踏込み量に応じた目標開度NTAGとして制御して、終了
することとする。
次に、第6図の路面のμ補正フローについて説明す
る。
先ず、ステップSA1で加速度演算フラグCONTFの値(加
速度演算中でCONTF=0)を判別し、でCONTF≠0(演算
終了時)の場合には、設定時間毎に車両の加速度を繰返
し演算すべく、ステップSA2で加速度演算フラグCONTF=
0に設定すると下に、設定時間タイマGTIMを初期値(Δ
t)に設定し、第5図のステップS16に移行する。そし
て、その後は、上記ステップSA1でCONTF=0であるの
で、ステップSA3で設定時間タイマGTIMがGTIM=0にな
ったか否かを判別し、GTIM=0になれば、ステップSA4
で加速度演算フラグCONTF=255(演算終了に設定した
後、ステップSA5で前回の従動輪速度FWOLDと今回の従動
輪速度FWとの差からこの設定時間Δt間での車両(従動
輪)の加速度GG(=FW−FWOLD)を算出すると共に、上
記第5図のステップS14と同様にこの加速度GGに基いて
路面のμを暫定的に推定し、この暫定μの領域TEMPMUを
決定する。
その後、ステップSA6で駆動輪6の滑り率e(従動輪
速度FWに対する駆動輪速度WRの速度比WR/FW)を算出
し、ステップSA7でこの滑り率eが過小か否かを判別す
る。そして、過小な場合には、路面のμが高く変化した
ことを判別すべく、ステップSA8で判別中フラグSFの値
(判別中でSF=0)を判別し、SF≠0(非判別時)に
は、ステップSA9で判別中フラグSF=0(判別中)に設
定すると共にその判別時間タイマSTIMを設定時間ΔTに
初期設定して、次回は上記ステップSA8でSF=0である
ので、ステップSA10で判別時間タイマSTIMを「1」づつ
減算し、ステップSA11でSTIM=0になれば、駆動輪6の
滑り率eの過小状態が設定時間STIMの間継続したと判断
して、ステップSA12で高μ状態判定フラグSBERIを、SBE
RI=1に設定して、ステップSA15に進む。
一方、上記ステップSA7で滑り率eが過小でない場合
には、ステップSA13で判別中フラグSF及び判別時間タイ
マSTIMを各々クリアすると共に、ステップSA14で高μ状
態判別フラグSBERIを初期値(SBERI=0)に設定する。
続いて、ステップSA15で推定μの領域MUと、暫定μの
領域TEMPMUとを比較し、TEMPMU>MUの場合には、高μ路
に移行した路面変化時と判断して、ステップSA16で高加
速度フラグGFをGF=1に設定する一方、TEMPMU≦MUの場
合には、路面μに変化なしと判断して、ステップAA17
高加速度フラグGFをGF=0に設定し、その後、高μ状態
判別フラグSBERI及び高加速度フラグGFの値に基づいて
路面μの領域MUを補正することとする。
而して、ステップSA18で領域MU=2(中μ路)の場合
には、ステップSA19で高μ状態判別フラグSBERI及び高
加速度フラグGFの少なくとも一方が「1」値のときに、
一段上の領域MU=3(高μ路)に補正する。また、ステ
ップSA20で領域MU=1(低μ路)の場合には、ステップ
SA21で高μ状態判別フラグSBERI及び高加速度フラグGF
の少なくとも一方が「1」値のときに、一段上の領域MU
=2(中μ路)に補正して。リターンする。
よって、4個の車輪速度センサ13,13…及び第5図の
制御フローのステップS2,S8により、駆動輪6のスリッ
プを検出するようにしたスリップ検出手段25を構成して
いる。また、同制御フローのステップS5、S11〜S15によ
り、上記スリップ検出手段25で検出されるスリップ発生
時に路面のμを車両の加速度GGに基いて推定するように
した路面推定手段26を構成していると共に、同制御フロ
ーのステップS20,S25により、駆動輪(後輪)6のスリ
ップ量(駆動輪(後輪)6と従動輪(前輪)7との間の
回転速度差(WR−FW))を、上記路面推定手段26で推定
した路面のμに応じた目標スリップ量ΔN(MU=1(低
μ路)のとき2km/h、MU=2(中μ路)のとき4km/h、MU
=3(高μ路)のとき6km/h)にするよう、スロットル
弁10をフィードバック制御するようにした制御手段27を
構成している。
また、第6図の路面のμ補正フローにおいて、ステッ
プSA7〜SA14により、上記スリップ検出手段25で検出さ
れるスリップ量が上記制御手段27の目標スリップ量未満
である状態が設定時間STIMの間以上継続したことにより
路面の高μ状態への変化を検出するようにした路面変化
検出手段28を構成していると共に、ステップSA18〜SA21
により、上記路面変化検出手段28で高μ状態への路面変
化が検出されたとき、上記路面推定手段26で推定した路
面のμ(路面μの領域MU)を一段上の領域に変更して路
面のμを増加補正するようにした補正手段29を構成して
いる。
さらに、第6図の路面のμ補正フローにおいて、ステ
ップSA5,SA15〜SA17により、車両(従動輪7)の加速度
GGを検出し、車両の加速度GGが上記スリップ検出手段25
で検出した駆動輪6のスリップ時における加速度よりも
大きくなったことでもって路面の高μ状態への変化を検
出するようにした路面変化検出手段30を構成している。
したがって、上記実施例においては、大スリップ発生
時には、駆動輪6のスリップ量(両車輪の回転速度差
(GW−FW))は第9図に示す如く大きい状況だが、この
時には第8図に示す如く、スロットル弁10の開度が先ず
フィードフォワード制御されて、目標のフォワード制御
開度値STAGにまで素早く減少した後に再び目標のフォワ
ード復帰制御値STAGにまで素早く復帰制御されるので、
駆動輪6のスリップの収束性が早くなると共に、その後
に行われるフィードバック制御における目標回転速度MO
KU近傍に素早く復帰して復帰応答性が良好になり、良好
な加速性が得られる。そして、その後は、スロットル弁
10の開度が制御手段27でフィードバック制御されるの
で、駆動輪6の回転速度GWは目標回転速度MOKUに良好に
収束し、その後のスリップが有効に防止される。
また、小及び中スリップ中には、スリップ量が少ない
故にフィードフォワード制御は行われず、スロットル弁
10の目標開度値STAGがフィードバック制御により漸次可
変設定されるので、第7図に示す如くスリップが良好に
消失する。
その場合、スリップ量のフィードバック制御において
は、スリップ発生時での路面のμが路面推定手段26で推
定され、この推定μに応じて駆動輪の目標スリップ量Δ
Nが変更されて、領域MU=1(低μ路)では2km/hに、
領域MU=2(中μ路)では4km/hに、領域MU=3(高μ
路)では6km/hに各々設定されて、駆動輪6の目標回転
速度MOKUが、従動輪速度FWに対して、MOKU=FW+ΔNに
制御される。
今、車両の走行に応じて路面のμが変化し、μの低い
路面に移行した時には、駆動輪6のスリップ量が第10図
に二点鎖線で示す如く増大してそのスリップの発生を招
き易く、そのスリップ発生時に通常通り路面のμが新た
に推定されるので、それ以後のスリップ量制御が路面の
μに応じた目標スリップ量ΔNにフィードバック制御さ
れて、路面のμに応じた目標スリップ量ΔNにフィード
バック制御されて、路面のμに応じた良好なスリップ制
御が確保される。
一方、μの高い路面に移行した時(例えば中μ路から
高μ路へ移行した時)には、通常では目標スリップ量Δ
Nは4km/hに止まる。しかし、この場合には、高μ状態
で駆動輪6のスリップ量が第10図に一点鎖線で示す如く
減少し、その滑り率e(=WR/FW)が小さくなる。その
結果、その状態が設定時間STIM以上継続した時点で高μ
状態判別フラグSBERIがSBERI=1に設定されて、路面変
化検出手段28により高μ状態への路面変化が検出され、
路面μの領域MUが一段上のMU=3の領域(高μ路)に適
正に変更されるので、目標スリップ量ΔNが4km/hから6
km/hに上って、その分だけ加速性が向上することにな
る。しかも、その目標スリップ量ΔNはその走行中の路
面のμ(高μ路)に応じた適正値であるので、駆動輪6
のスリップを招くことがない。
また、例えば中μ路が高μ路へ移行した時には、駆動
輪6の路面に対する摩擦力が増大して車両(従動輪7)
の加速度がその分だけ高くなり、路面変化検出手段30に
より高μ状態への路面変化時が検出されるので、上記と
同様に路面μの領域MUが一段上のMU=3の領域(高μ
路)に適正に変更されて、目標スリップ量ΔNが4km/h
から6km/hに上り、車両は駆動輪6のスリップを生じる
ことなく、良好に加速することになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図である。第2図
ないし第10図は本発明の実施例を示し、第2図は全体概
略構成図、第3図ないし第6図はコントローラによる駆
動輪のスリップ制御を示すフローチャート図、第7図は
小,中スリップ時でのスロットル弁開度の変化の様子を
示す作動説明図、第8図は大スリップ時でのスロットル
弁開度の変化の様子を示す作動説明図、第9図は大スリ
ップ時での駆動輪速度の変化の説明図、第10図は路面μ
が変化した場合の駆動輪のスリップ量の変化の様子を示
す説明図である。 1……エンジン、6……後輪(駆動輪)、7……前輪
(従動輪)、10……スロットル弁(出力調整手段)、13
……車輪速度センサ、20……コントローラ、25……スリ
ップ検出手段、26……路面推定手段、27……制御手段、
28……路面変化検出手段、29……補正手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン出力を調整する出力調整手段と、
    駆動輪のスリップを検出するスリップ検出手段と、該ス
    リップ検出手段で検出されるスリップ発生時に路面の摩
    擦係数を推定する路面推定手段と、駆動輪のスリップ量
    を上記路面推定手段で推定した路面の摩擦係数に応じた
    目標スリップ量にするよう、上記出力調整手段を制御す
    る制御手段とを備えるとともに、上記スリップ検出手段
    で検出されるスリップ量が上記制御手段の目標スリップ
    量未満である状態が設定時間継続したことにより路面の
    変化を検出する路面変化検出手段と、該路面変化検出手
    段により路面変化が検出されたとき、上記路面推定手段
    により推定した路面の摩擦係数を増加補正する補正手段
    とを備えたことを特徴とする自動車のスリップ制御装
    置。
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