JP5252118B2

JP5252118B2 - 車両制御装置

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Publication number: JP5252118B2
Application number: JP2012502922A
Authority: JP
Inventors: 良輔大久保
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-07-31
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Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来の車両制御装置として、例えば、特許文献１には車輪の加速度とスリップ率に応じて演算した路面μに基づいていわゆるＡＢＳ制御を行うアンチスキッド制御装置が開示されている。これにより、このアンチスキッド制御装置は、全輪が制動スリップしているアンチスキッド制御中であっても、車体速を精度良く推定し、アンチスキッド制御性能を向上させている。

特開平１１−０４８９３９号公報

ところで、上述のような特許文献１に記載されているアンチスキッド制御装置は、例えば、ＡＢＳ制御などの車輪のスリップ状態を制御する際の制御精度にさらなる改善の余地があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車輪のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、車両の走行状態に応じた前記車両の車輪の車輪加速度と前記車両の車体速度との比率が、前記車体速度に応じて変わる比率閾値を超えた際に前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップを抑制する制御を行うものであり、前記比率は、前記車輪のスリップ率速度と相関するパラメータであり、前記比率閾値は、予め設定されるスリップ率速度閾値、及び、前記車両の制動時の平均減速度を用いた前記車体速度に関する関数により定まることを特徴とする。

また、上記車両制御装置では、前記比率閾値は、前記車体速度に応じて変わるものとすることができる。

また、上記車両制御装置では、前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率が予め設定されるスリップ率閾値を超えた際に前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップを抑制する制御を行うものとすることができる。

また、上記車両制御装置では、前記比率は、前記車輪のスリップ率速度と相関するパラメータであるものとすることができる。

参考例として車両制御装置は、車両の走行状態に応じた前記車両の車輪のスリップ率が予め設定されるスリップ率閾値を超えた際、あるいは、前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率速度が予め設定されるスリップ率速度閾値を超えた際に、前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップを抑制する制御を行う場合がある。

参考例として車両制御装置では、前記スリップ率速度は、前記車輪の車輪速度と前記車両の車体速度とに基づいて算出されるものとする場合がある。

参考例として車両制御装置では、前記スリップ率速度は、前記車輪の車輪加速度と前記車両の車体速度とに基づいて近似して算出されるものとする場合がある。

本発明に係る車両制御装置は、車輪のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る車両制御装置の概略構成図である。図２は、スリップ率の存在確率について説明する線図である。図３は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表す線図である。図４は、実施形態１に係る車両制御装置のスリップ率判定について説明する線図である。図５は、実施形態１に係る車両制御装置のスリップ率速度判定について説明する線図である。図６は、実施形態１に係る車両制御装置の制御の一例を説明するフローチャートである。図７は、実施形態１に係る車両制御装置の動作の一例を説明する線図である。図８は、実施形態２に係る車両制御装置の概略構成図である。図９は、実施形態２に係る車両制御装置の比率閾値について説明する線図である。図１０は、実施形態２に係る車両制御装置の比率判定について説明する線図である。図１１は、実施形態２に係る車両制御装置の制御の一例を説明するフローチャートである。

以下に、本発明に係る車両制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る車両制御装置の概略構成図、図２は、スリップ率の存在確率について説明する線図、図３は、スリップ率に対する制動摩擦係数を表す線図、図４は、実施形態１に係る車両制御装置のスリップ率判定について説明する線図、図５は、実施形態１に係る車両制御装置のスリップ率速度判定について説明する線図、図６は、実施形態１に係る車両制御装置の制御の一例を説明するフローチャート、図７は、実施形態１に係る車両制御装置の動作の一例を説明する線図である。

本実施形態の車両制御装置１は、図１に示すように、車両２に搭載され、車両２の車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップ状態を制御するものである。車両２は、車両制御装置１、車輪３、アクセルペダル４、駆動源５、ブレーキペダル６、制動装置７などを備える。車両２は、運転者によるアクセルペダル４の操作に応じて駆動源５が動力（トルク）を発生させ、この動力が変速機、差動装置、ドライブシャフトなどの動力伝達装置（不図示）を介して車輪３に伝達され、この車輪３に駆動力を発生させる。また、車両２は、運転者によるブレーキペダル６の操作に応じて制動装置７が作動することで車輪３に制動力を発生させる。

駆動源５は、内燃機関や電動機などの走行用の動力源である。制動装置７は、マスタシリンダ８からアクチュエータ９を介してホイールシリンダ１０に接続する油圧経路に作動流体であるブレーキオイルが充填された種々の公知の油圧ブレーキ装置である。制動装置７は、基本的には運転者がブレーキペダル６を操作することで、ブレーキペダル６に作用するペダル踏力（操作力）に応じてマスタシリンダ８によりブレーキオイルにマスタシリンダ圧（操作圧力）が付与される。そして、制動装置７は、このマスタシリンダ圧が各ホイールシリンダ１０にてホイールシリンダ圧（制動圧力）として作用することで、キャリパ、ブレーキパッド、ディスクロータなどを含んで構成される油圧制動部１１が作動し車輪３に圧力制動力を発生させる。この間、制動装置７は、アクチュエータ９によってホイールシリンダ圧が運転状態に応じて適宜調圧される。

より具体的に言うと、アクチュエータ９は、例えば、車両制御装置１により制御される油圧制御装置（油圧制御回路）によって構成される。アクチュエータ９は、複数の配管、オイルリザーバ、オイルポンプ、各車輪３にそれぞれ設けられた各ホイールシリンダ１０に接続する各油圧配管、各油圧配管の油圧を各々に増圧、減圧、保持するための複数の電磁弁などを含んで構成される。

アクチュエータ９は、通常の運転時には、例えば、車両制御装置１の制御指令にしたがってオイルポンプや所定の電磁弁が駆動することで、運転者によるブレーキペダル６の操作量（踏み込み量）に応じてホイールシリンダ１０に作用するホイールシリンダ圧を調圧することができる。また、アクチュエータ９は、後述する車両制御時には、例えば、車両制御装置１の制御指令にしたがってオイルポンプや所定の電磁弁が駆動することで、ホイールシリンダ１０に作用するホイールシリンダ圧を増圧する増圧モード、ほぼ一定に保持する保持モード、減圧する減圧モードなどで作動可能である。アクチュエータ９は、車両制御装置１による制御によって、車両２の走行状態に応じて各車輪３にそれぞれ設けられたホイールシリンダ１０ごとに個別に上記モードを設定することができる。すなわち、アクチュエータ９は、運転者によるブレーキペダル６の操作とは無関係に車両２の走行状態に応じて各車輪３に作用する制動力を個別に調節することができる。

ここで、車両制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。車両制御装置１は、車両２の各所に取り付けられた種々のセンサ、例えば、各車輪３の車輪速度をそれぞれ検出する各車輪速度センサ１２などが検出した検出結果に対応した電気信号が入力される。車両制御装置１は、各種センサから入力された各種入力信号や各種マップに基づいて、格納されている制御プログラムを実行することにより駆動源５やアクチュエータ９を制御する。

本実施形態の車両制御装置１は、車両２の走行状態に応じて駆動源５やアクチュエータ９を制御することで、車両２のＡＢＳ（ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）機能やＴＲＣ（ＴｒａｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）機能などを実現することができる。すなわち、車両制御装置１は、運転者によるアクセルペダル４の踏み込み操作（加速操作）やブレーキペダル６の踏み込み操作（制動操作）に伴って車輪３がスリップしたとき、そのスリップ状態にある車輪３の制駆動力を調節することで、車両２の走行状態に応じた最適な制駆動力を車輪３に対して付与するようにする。車両制御装置１は、駆動源５の出力や制動装置７の制動圧力としてのホイールシリンダ圧（以下、特に断りのない限り「ブレーキ圧」という）を調節し車輪３に生じる制駆動力を制御することで、車輪３のスリップ状態、例えば、車輪３のタイヤと路面とのスリップ（滑り）をあらわす指標である車輪３のスリップ率を制御する。車両制御装置１は、実際のスリップ率が目標のスリップ率になるように車輪３に生じる制駆動力を制御する。ここで、目標のスリップ率は、例えば、車輪３のタイヤの摩擦係数が最大となるピークμスリップ率の近傍のスリップ率である。車両制御装置１は、車両２のＡＢＳ機能やＴＲＣ機能を実現するべく、車両２の走行状態に応じてこのスリップ率の制御（スリップ率制御）を実行する。

例えば、車両制御装置１は、運転者によるブレーキペダル６の踏み込み操作に応じて制動装置７が作動した際に車輪３に生じうるスリップを抑制するためにＡＢＳ機能が作動したときの制動力制御として上記スリップ率制御を実行する。この場合、車両制御装置１は、実際のスリップ率が目標のスリップ率になるように制動装置７のブレーキ圧を調節し車輪３に生じる制動力を制御する。車両制御装置１は、実際のスリップ率が目標のスリップ率より大きくなった場合にブレーキ圧を減圧し制動力を低減する一方、実際のスリップ率が目標のスリップ率より小さくなった場合にブレーキ圧を増圧し制動力を増加する。車両制御装置１は、これを繰り返すことでブレーキロックを防止しつつ車両２の制動距離を短くすることができると共に車両安定性や操舵性を向上することができる。

ところで、車両制御装置１は、上記のようなスリップ率制御において、例えば、車輪３のスリップ率あるいは実質的にスリップ率に相当するパラメータに基づいて制動装置７のブレーキ圧の減圧開始を判定する場合、例えば、スリップ率の検出精度によっては減圧開始の判定にバラツキが生じるおそれがある。これは例えば、判定に用いる車輪３のスリップ率自体があくまでも推定値であり、また、走行している路面μ（例えば雪道とか）や車両２の車体速度、荷重などに応じて車輪３のタイヤμ−Ｓ（摩擦係数−スリップ率）特性やタイヤの摩擦係数が最大となるピークμスリップ率も変動することなどが原因である考えられる。例えば、車両２のＡＢＳ機能が作動しているときは車両２の減速に伴った加速度の変化分だけ荷重も変化し、これにより、ピークμスリップ率なども変動する。このようにスリップ率制御において外乱や設計誤差などの不確定な変動に対してタイヤμ−Ｓ特性やピークμスリップ率が変動することで制御精度が安定しない運転領域が存在するおそれがある。これにより、例えば、図２、図３に例示するように、スリップ率制御における狙いのスリップ率の存在範囲Ａ（実線で図示）に対して実際に実現されるスリップ率の存在範囲Ｂ（点線で図示）が拡大するおそれがあり、この結果、平均制動μが低下するおそれがある。

そこで、本実施形態の車両制御装置１は、車輪３のスリップ率速度、あるいは、車輪３のスリップ率速度と相関するパラメータをスリップ率制御の開始判定に用いることで、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度の向上を図っている。なお、以下の説明では、ＡＢＳ機能が作動したときのスリップ率制御（制動力制御）について説明する。また、本実施形態の説明では、スリップ率制御の開始判定に車輪３のスリップ率速度を用いる場合について説明する。

車両制御装置１は、種々の処理を行う処理部１３、車両２の各部を制御するコンピュータプログラムなどが格納された記憶部１４及び車両２の各部を駆動する不図示の駆動回路、各種センサが接続される入出力部１５を含んで構成され、これらが互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。そして、車両制御装置１は、処理部１３に機能概念的に、車両２の走行状態に応じて車輪３のスリップ率を求めるスリップ率検出部１３ａと、車両２の走行状態に応じて車輪３のスリップ率速度を求めるスリップ率速度検出部１３ｂと、車両２の車輪３に作用する制駆動力を制御する制駆動力制御部１３ｃとが設けられる。

スリップ率検出部１３ａは、種々の公知の手法を用いて車輪３のスリップ率を求める。スリップ率検出部１３ａは、例えば、車輪速度センサ１２が検出した各車輪３の車輪速度と、各車輪３の車輪速度から推定される車両２の車体速度とに基づき、下記の数１に示す数式（１）を用いてスリップ率を求める。この数式（１）において、Ｓはスリップ率、Ｖｗは車輪速度、Ｖｒは車体速度を表す。なお、スリップ率は、各車輪速度センサ１２による各検出値に基づいて各車輪３に対応してそれぞれ演算されている。以下、特に断りのない限り、このスリップ率に関する演算、判定、制御などは、各車輪３に応じてそれぞれ行われているものとして説明する。

スリップ率速度検出部１３ｂは、種々の公知の手法を用いて車輪３のスリップ率速度を求める。スリップ率速度検出部１３ｂは、例えば、スリップ率検出部１３ａが求めたスリップ率の時間微分値を演算することで車輪３のスリップ率速度（言い換えればスリップ率の変化速度）ｄＳ／ｄｔを求めることができる。すなわち、ここでのスリップ率速度検出部１３ｂは、車輪３の車輪速度Ｖｗと車両２の車体速度Ｖｒとに基づいて算出されたスリップ率Ｓからスリップ率速度ｄＳ／ｄｔを求める。さらに言い換えれば、本実施形態のスリップ率速度ｄＳ／ｄｔは、結果的に、車輪３の車輪速度Ｖｗと車両２の車体速度Ｖｒとに基づいて算出される。

制駆動力制御部１３ｃは、車両２の走行状態に応じた車両２の車輪３のスリップ率が予め設定されるスリップ率閾値を超えた際、あるいは、車両２の走行状態に応じた車輪３のスリップ率速度が予め設定されるスリップ率速度閾値を超えた際に、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行う。ここでは、制駆動力制御部１３ｃは、車輪３のスリップ率を用いた制御開始判定であるスリップ率判定と、車輪３のスリップ率速度を用いた制御開始判定であるスリップ率速度判定とをそれぞれ別個に行う。すなわち、制御開始判定閾値は、車輪３のスリップ率と車輪３のスリップ率速度とに対してそれぞれ個別に設定され、すなわち、車輪３のスリップ率に対してスリップ率閾値が、スリップ率速度に対してスリップ率速度閾値が予め設定される。制駆動力制御部１３ｃは、制御開始判定に際し、車輪３のスリップ率と車輪３のスリップ率速度とを独立して個別に判定する。これにより、この車両制御装置１は、例えば、ブレーキペダル６の踏み込み方の相違によってピークμスリップ率が変動したり低μ路や高μ路など路面状況の変化によってスリップ率とスリップ率速度との関係が変化したりした場合であっても、適正に制御開始判定を行うことができる。

具体的には、制駆動力制御部１３ｃは、例えば、図４のＳ−μ（スリップ率−摩擦係数）線図に示すように、スリップ率判定として、スリップ率検出部１３ａが求めた車輪３のスリップ率Ｓとスリップ率閾値Ｓ１とを比較し、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１を超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御をＯＮとする。スリップ率閾値Ｓ１は、上述したピークμスリップ率に応じて予め設定される狙いのスリップ率である。このスリップ率閾値Ｓ１は、所定の範囲を有していてもよい。

制駆動力制御部１３ｃは、例えば、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御をＯＮとした場合、スリップ率Ｓを所定の範囲におさめるように制駆動力を制御する。ここでは制駆動力制御部１３ｃは、制動装置７のアクチュエータ９を制御することで、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１（狙いのスリップ率）より大きくなった場合にブレーキ圧を減圧し制動力を低減する一方、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１より小さくなった場合にブレーキ圧を増圧し制動力を増加する。

これに加えて、制駆動力制御部１３ｃは、例えば、図５のＳ−ｄＳ／ｄｔ（スリップ率−スリップ率速度）線図に示すように、スリップ率速度判定として、スリップ率速度検出部１３ｂが求めた車輪３のスリップ率速度ｄＳ／ｄｔとスリップ率速度閾値ＤＳとを比較し、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔがスリップ率速度閾値ＤＳを超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御をＯＮとする。スリップ率速度閾値ＤＳは、上述したピークμスリップ率に応じて予め設定される狙いのスリップ率速度である。このスリップ率速度閾値ＤＳは、所定の範囲を有していてもよい。この場合、制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率判定とは別個にこのスリップ率速度判定を行っているので、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１より小さいスリップ率Ｓ０であっても、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔがスリップ率速度閾値ＤＳを超えたら車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を開始することができる。ここで車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御をＯＮとした場合の制御は、上記の説明とほぼ同様である。

上記のように構成される車両制御装置１は、制動装置７が作動した際に車輪３に生じうるスリップに応じた車輪３の車輪速度の落ち込み度合いに相当するスリップ率速度がスリップ率速度閾値を超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行うことから、スリップ率だけでは把握できない車輪状態（スリップ状態）を判別しこれに応じて適正にブレーキ圧を減圧し制動力を低減すことができる。この結果、車両制御装置１は、狙いのスリップ率の存在確率が高まり、平均制動μや平均減速度が増加するので、制動距離を短くすることができる。またこれにより、車両制御装置１は、制駆動力を制御して車輪３のスリップ状態を制御するスリップ率制御において外乱や設計誤差などの不確定な変動に対して適正に対応でき、いわゆるロバスト性を向上することができる。したがって、この車両制御装置１は、車輪３のスリップ率制御においてスリップ率速度を取り込む制御ロジックによって、適正にスリップ率制御を行うことができ、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる。また、車両制御装置１は、一般的に用いられるスリップ率を用いたスリップ率判定と、これとは別個で行われるスリップ率速度を用いたスリップ率速度判定とを干渉させずに加重的に併用することができるので、様々な路面にも対応でき、ロバスト性をより一層向上することができ、制御精度をより一層向上することができる。

次に、図６のフローチャートを参照して車両制御装置１における制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。

まず、車両制御装置１の制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率判定として、スリップ率検出部１３ａによって求められた車輪３のスリップ率Ｓが予め設定されるスリップ率閾値Ｓ１より大きいか否かを判定する（Ｓ１００）。

制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１以下であると判定した場合（Ｓ１００：Ｎｏ）、スリップ率速度判定として、スリップ率速度検出部１３ｂによって求められた車輪３のスリップ率速度ｄＳ／ｄｔが予め設定されるスリップ率速度閾値ＤＳより大きいか否かを判定する（Ｓ１０２）。

制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔがスリップ率速度閾値ＤＳ以下と判定した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１より大きいと判定した場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、あるいは、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔがスリップ率速度閾値ＤＳより大きいと判定した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）には、ＡＢＳ制御（スリップ率制御）を開始しブレーキ圧を減圧し車輪３に生じる制動力を低減し（Ｓ１０４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。この場合、制駆動力制御部１３ｃは、例えば、車両２の加速度や車体速度、スリップ率、スリップ率速度などに応じてブレーキ圧の減圧量、言い換えれば、制駆動力の低減量を設定すればよい。なお、ブレーキ圧の増圧側の制御、言い換えれば、制駆動力の増加側の制御では、スリップ率判定（Ｓ１００）、スリップ率速度判定（Ｓ１０２）におけるスリップ率Ｓ、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔとスリップ率閾値Ｓ１、スリップ率速度閾値ＤＳとの大小関係が逆になり、Ｓ１０４においてはブレーキ圧を増圧し車輪３に生じる制動力を増加することとなる。

図７は、上記のようにして構成される車両制御装置１の動作の一例を説明するＳ−ｄＳ／ｄｔ（スリップ率−スリップ率速度）線図であり、ブレーキペダル６の踏み込み方や路面状況（路面μ）などの条件が異なるものを複数（２つ）図示している。本図に示す線Ａと線Ｂとのように、同じスリップ率であってもブレーキペダル６の踏み込み方や路面状況（路面μ）などの条件が異なるとスリップ率速度は異なることとなる。この場合、車両制御装置１は、上記のようにスリップ率判定とは別個にこのスリップ率速度判定を行っているので、例えば、線Ｂの条件ではスリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１になるまで車輪３のスリップを抑制する制御を開始しない。これに対して、車両制御装置１は、線Ａの条件ではスリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１になるまえにスリップ率速度ｄＳ／ｄｔがスリップ率速度閾値ＤＳを超えたら車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を開始することができ、この結果、スリップ率のオーバーシュートなどを確実に抑制することができる。

以上で説明した実施形態に係る車両制御装置１によれば、車両２の走行状態に応じた車両２の車輪３のスリップ率が予め設定されるスリップ率閾値を超えた際、あるいは、車両２の走行状態に応じた車輪３のスリップ率速度が予め設定されるスリップ率速度閾値を超えた際に、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行う。したがって、車両制御装置１は、例えば、運転者によるブレーキペダル６の踏み方などの操作や路面の影響などを低減して、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる。

なお、以上の説明では、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔは、スリップ率Ｓを時間で微分することで算出され、結果的に、車輪３の車輪速度Ｖｗと車両２の車体速度Ｖｒとに基づいて算出されるものとして説明したがこれに限らない。スリップ率速度ｄＳ／ｄｔは、スリップ率Ｓの単位時間当たりの変化量を演算することで算出されてもよい。また、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔは、以下で説明するように車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度とに基づいて近似して算出されてもよい。すなわち、スリップ率速度検出部１３ｂは、スリップ率Ｓにかかわらず、車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度とに基づいて近似的にスリップ率速度ｄＳ／ｄｔを算出してもよい。

具体的には、上述した数式（１）は、下記の数２に示す数式（２）のように変形することができる。

したがって、スリップ率速度ｄＳ／ｄｔは、下記の数３に示す数式（３）で表すことができる。

ここで、車体速度ＶｒをＶｒ＝Ｖｏ−α・ｔと近似すると、数式（３）は、下記の数４に示す数式（４）のように変形することができる。この数式（４）において、Ｖｏは車両２の制動時の初速、αは車両２の制動時の平均減速度、ｔは減速開始からの経過時間を表す。

ここで、狙いのスリップ率が５〜１５％の範囲であると仮定して、車輪速度Ｖｗを車体速度Ｖｒに基づいてＶｗ＝０．９Ｖｒと近似すると、数式（４）は、下記の数５に示す数式（５）のように変形することができる。この数式（５）において、ｄＶＷは車輪３の車輪加速度を表す。

したがって、スリップ率速度検出部１３ｂは、車輪３の車輪加速度ｄＶＷと車両２の車体速度Ｖｒと平均減速度αとの３つのパラメータを数式（５）に代入することで簡易な計算で近似的にスリップ率速度ｄＳ／ｄｔを算出することができる。この場合、車輪３の車輪加速度ｄＶＷ、車両２の車体速度Ｖｒは、例えば、各車輪速度センサ１２による検出値に基づいて算出されればよい。また、平均減速度αは、例えば、試験の結果等に応じて予め設定しておけばよい。この結果、スリップ率速度検出部１３ｂは、車輪３の車輪加速度ｄＶＷと車両２の車体速度Ｖｒとに基づいて近似的にスリップ率速度ｄＳ／ｄｔを算出することができる。この場合であっても、車両制御装置１は、例えば、運転者によるブレーキペダル６の踏み方などの操作や路面の影響などを低減して、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができる。

［実施形態２］
図８は、実施形態２に係る車両制御装置の概略構成図、図９は、実施形態２に係る車両制御装置の比率閾値について説明する線図、図１０は、実施形態２に係る車両制御装置の比率判定について説明する線図、図１１は、実施形態２に係る車両制御装置の制御の一例を説明するフローチャートである。実施形態２に係る車両制御装置は、スリップ率速度判定にかえて比率判定を行う点で実施形態１に係る車両制御装置とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。

図８に示す本実施形態の車両制御装置２０１は、車輪３のスリップ率速度自体でなく、スリップ率速度と相関するパラメータをスリップ率制御の開始判定に用いることで、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度の向上を図っている。車両制御装置２０１は、車両２の走行状態に応じて算出される車両２の車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度との比率が比率閾値を超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行う。ここでは、車輪加速度と車体速度との比率は、車輪３のスリップ率速度と相関するパラメータであり、比率閾値は、後述するように、車輪加速度と車体速度との比率に対して設定される制御開始判定閾値であって車両２の車体速度に応じて変わるものである。

具体的には車両制御装置２０１は、スリップ率速度検出部１３ｂ（図１参照）にかえて、処理部１３に機能概念的に、比率検出部２１３ｄと、比率閾値算出部２１３ｅが設けられる。

比率検出部２１３ｄは、車両２の走行状態に応じて車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度との比率を求める。比率検出部２１３ｄは、例えば、各車輪速度センサ１２による検出値に基づいて車輪３の車輪加速度ｄＶＷ、車両２の車体速度Ｖｒを算出し、車輪加速度と車体速度との比率ｄＶＷ／Ｖｒを算出すればよい。比率閾値算出部２１３ｅは、車両２の走行状態に応じて比率閾値ＤＶＷを求める。

ここで、上述した数式（５）は、下記の数６に示す数式（６）のように変形することができる。

そして、比率閾値ＤＶＷを下記の数７に示す数式（７）のように車体速度Ｖｒに関する関数として設定する。比率閾値算出部２１３ｅは、車両２の車体速度Ｖｒをこの数式（７）に代入することで比率閾値ＤＶＷを求めることができる。

この場合、車体速度Ｖｒが大きくなるとＤＳ＞＞０．９α／ＶｒとなりＤＶＷ≒ＤＳとなるので、比率閾値ＤＶＷは、図９のＶｒ−ＤＶＷ（車体速度−比率閾値）線図に示すように車体速度Ｖｒに応じて変化する閾値となる。

そして、制駆動力制御部１３ｃは、車両２の走行状態に応じて算出される車両２の車輪３のスリップ率が予め設定されるスリップ率閾値を超えた際、あるいは、車両２の走行状態に応じて算出される車輪加速度と車体速度との比率が車体速度に応じて変動する比率閾値を超えた際に、車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行う。

制駆動力制御部１３ｃは、例えば、図１０のＳ−ｄＶＷ／Ｖｒ（スリップ率−車輪加速度と車体速度との比率）線図に示すように、比率判定として、比率検出部２１３ｄが求めた車輪加速度と車体速度との比率ｄＶＷ／Ｖｒと比率閾値算出部２１３ｅが求めた比率閾値ＤＶＷとを比較し、比率ｄＶＷ／Ｖｒが比率閾値ＤＶＷを超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御をＯＮとする。この場合、制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率判定とは別個にこの比率判定を行っているので、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１より小さいスリップ率Ｓ０であっても、比率ｄＶＷ／Ｖｒが比率閾値ＤＶＷを超えたら車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を開始することができる。なお、スリップ率判定については上記と同等であるので説明を省略する。また、この図１０に示したＳ−ｄＶＷ／Ｖｒ線は、図５のＳ−ｄＳ／ｄｔ線とほぼ同じ形になっている。

次に、図１１のフローチャートを参照して車両制御装置２０１における制御の一例を説明する。

制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１以下であると判定した場合（Ｓ１００：Ｎｏ）、比率判定として、比率検出部２１３ｄによって求められた車輪加速度と車体速度との比率ｄＶＷ／Ｖｒが比率閾値算出部２１３ｅによって求められた比率閾値ＤＶＷより大きいか否かを判定する（Ｓ２０２）。

制駆動力制御部１３ｃは、車輪加速度と車体速度との比率ｄＶＷ／Ｖｒが比率閾値ＤＶＷ以下と判定した場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。制駆動力制御部１３ｃは、スリップ率Ｓがスリップ率閾値Ｓ１より大きいと判定した場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、あるいは、車輪加速度と車体速度との比率ｄＶＷ／Ｖｒが比率閾値ＤＶＷより大きいと判定した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）には、ＡＢＳ制御（スリップ率制御）を開始しブレーキ圧を減圧し車輪３に生じる制動力を低減し（Ｓ１０４）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

上記のように構成される車両制御装置２０１は、スリップ率速度と相関する車輪加速度と車体速度との比率が比率閾値を超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行うことから、スリップ率だけでは把握できない車輪状態（スリップ状態）を判別しこれに応じて適正にブレーキ圧を減圧し制動力を低減することができる。この結果、車両制御装置２０１は、制動距離を短くすることができ、ロバスト性を向上することができる。

以上で説明した実施形態に係る車両制御装置２０１によれば、車両２の走行状態に応じた車両２の車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度との比率が比率閾値を超えた際に車輪３に生じる制駆動力を制御して車輪３のスリップを抑制する制御を行う。したがって、車両制御装置２０１は、例えば、運転者によるブレーキペダル６の踏み方などの操作や路面の影響などを低減して、車輪３のスリップ状態を制御する際の制御精度を向上することができると共に、車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度との組み合わせに基づいた簡易な計算で制御開始の判定を行うことができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る車両制御装置は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

例えば、以上で説明した車両制御装置２０１は、車輪３のスリップ率を用いた制御開始判定であるスリップ率判定と車輪３の車輪加速度と車両２の車体速度との比率を用いた制御開始判定である比率判定とをそれぞれ別個に行うものとして説明したがスリップ率判定を行わない構成としてもよい。

また、以上の説明では、制動装置７は、油圧を用いた圧力制動を行う油圧ブレーキ装置であるものとして説明したがこれに限らない。制動装置７は、車輪３に制動力を作用させることができるものであればなんでもよく、例えば、発電機として作動可能な電動機などによっていわゆる回生制動により車輪３に制動力を発生させるものであってもよい。

また、以上の説明では、車両制御装置１は、運転者によるブレーキペダル６の踏み込み操作に応じて制動装置７が作動した際に車輪３に生じうるスリップを抑制するためにＡＢＳ機能が作動したときの制動力制御としてスリップ率制御を説明したが制動力制御に限定されるものではなく、駆動力制御としてのスリップ率制御に適用することもできる。すなわち、車両制御装置１は、運転者によるアクセルペダル４の踏み込み操作に応じて駆動源５の出力が増加した際に車輪３が空転することで生じうるスリップを抑制するためにＴＲＣ機能が作動したときの駆動力制御として上記スリップ率制御を実行することもできる。

以上のように本発明に係る車両制御装置は、車両の車輪のスリップ状態を制御する種々の車両制御装置に適用して好適である。

１、２０１車両制御装置
２車両
３車輪
４アクセルペダル
５駆動源
６ブレーキペダル
７制動装置
８マスタシリンダ
９アクチュエータ
１０ホイールシリンダ
１１油圧制動部
１２車輪速度センサ
１３ａスリップ率検出部
１３ｂスリップ率速度検出部
１３ｃ制駆動力制御部
２１３ｄ比率検出部
２１３ｅ比率閾値算出部

Claims

車両の走行状態に応じた前記車両の車輪の車輪加速度と前記車両の車体速度との比率が、前記車体速度に応じて変わる比率閾値を超えた際に前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップを抑制する制御を行うものであり、
前記比率は、前記車輪のスリップ率速度と相関するパラメータであり、
前記比率閾値は、予め設定されるスリップ率速度閾値、及び、前記車両の制動時の平均減速度を用いた前記車体速度に関する関数により定まることを特徴とする、
車両制御装置。
前記車両の走行状態に応じた前記車輪のスリップ率が予め設定されるスリップ率閾値を超えた際に前記車輪に生じる制駆動力を制御して前記車輪のスリップを抑制する制御を行う、
請求項１に記載の車両制御装置。