JPH083493B2 - 車両走行状態演算装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、差動装置の差動制限量制御やトランスファ
装置の前後輪駆動力配分制御等で制御入力情報として用
いられる車両走行状態（ヨーレイト、求心加速度等）を
演算する車両走行状態演算装置に関する。

（従来の技術） 従来、車両走行状態の一つである求心加速度を入力情
報として得るセンサとしては、例えば、磁性体を利用し
た周知の加速度センサを用いた装置や、特公昭59−1599
4号公報に記載されている装置が知られている。

前者の従来装置は、磁性流体を封入し、求心方向に作
用する加速度に応じた磁性流体の変形を２つのコイルの
インダクタンスの差で検出し、出力電圧によって直接求
心加速度を得る装置である。また、後者の従来装置は、
車速とハンドル操向時の操舵角とを検出し、両検出値を
入力信号とし、函数発生器により車速の２乗と操舵角の
正接との積にほぼ比例する出力信号を求め、該出力信号
から自動車の旋回時に生じる遠心力（求心加速度×車
重）を求めるようにした装置である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前者の従来装置にあっては、価格が高
く、かつ旋回中のロールによる車体傾斜で重力加速度成
分も検出してしまい、車体ロールを検出して出力信号を
補正しないことには正確な求心加速度が得られないとい
う問題点があった。

また、後者の従来装置にあっては、操舵角の絶対中立
位置を検出することが困難で、かつ高速旋回時にスリッ
プアングルがついた場合には、路面摩擦係数を検出して
演算値を補正しないことには正確な遠心力（求心加速
度）が得られないという問題点があった。

これに対し、本出願人は、実願昭61−132912号（実公
平05−002857号）の出願において、上述のような問題点
を解決する内容の先行技術を提案した。

しかしながら、この先行出願では、左右輪回転速度差
ΔＮと、左右輪平均回転速度Vにより演算される車速Vf
に基づく車両走行状態の演算周期を同時に行なっていた
為、旋回内輪の空転に伴なって発生する左右各輪の車輪
速の検出誤差Ｃは、車速Vfの場合、左右輪平均回転速度
Vにより演算される為、小さく誤差影響の問題が生じな
い。

反面、左右輪回転速度差ΔＮが用いられる旋回半径R,
ヨーレイト，求心加速度Ygの場合に誤差影響の問題が
生じる。

具体例として、車速100km/h（タイヤ周速884rpm）で
の走行時、左右輪回転速度差ΔＮが、10rpmから7rpmへ
と3rpmの誤差（Ｃ＝3rpm）が発生したとする。

この場合、タイヤ周速は884±Crpmで得られる為、誤
差Ｃにより88rpmから887rpmとなり、車速Vfは、100km/h
→100,3km/hとなりほとんど誤差の問題はない。

しかし、左右輪回転速度差ΔＮが用いられる旋回半径
Rxの場合、Rx＝Ｋ・Vf/ΔＮ（Ｋ≒13.11）である為、Rx
＝131.1m→Rx＝187mとなり、56mもの誤差が発生する。

ところで、車輪速の検出には、主に以下の２通りの方
法が知られている。

パルスカウント方式 これは、設定時間Δｔ内の入力パルスをカウントして
車輪速を検出する方法で、Δｔ間の平均車輪速が求めら
れる。

パルス周期計測方式 これは、入力パルスの１周期から車輪速を検出する方
法である。

以上、２通りのうち、制動時の車輪ロックを防止する
アンチブロック（ABS）システム等では、の方法が一
般的であり、この方が短時間で車輪速を検出することが
出来、その為、コントローラの制御を高速化出来るので
好ましい。

尚、の場合には数百msecのオーダであるのに対し、
の場合には数msecのオーダである。

一方、本文中で用いている検出誤差とは、車輪への制
動力や駆動力の影響で生じる誤差の事であり、計測車輪
に制・駆動力が加わり発生するものである。具体的に
は、旋回中に駆動内輪が浮き上がり空転する場合等が考
えられる。

これら駆動スリップの影響により、正確なヨーレイ
ト，横加速度等の車両走行状態を演算するための車輪
速、つまり、空転成分を含まないころがりのみにより発
生する車輪速が検出出来ない。

即ち、本発明が目的とするところは、上記車輪の空転
に起因した検出誤差を除いた正確な車輪速の検出と、上
記に示す様な高速制御を両立させる事である。

ところで、上記駆動スリップによる影響を左右輪の回
転加速度の差から補正する方法を、特開昭61−292016号
（特公平06−077023号）で示した。

しかし、前記車輪の加速度を上記に示す様な短い周期
で行なおうとすると、マイコンの分解能から考えると無
理があり、駆動スリップによる影響を正確に分離するの
は難しいものであった。

そこで、上記問題点を解決する為に、全体の制御周期
を十分長くすれば、駆動スリップによる影響を左右輪の
回転加速度の差として正確に捕捉する事が可能となる
が、反面、全体の制御周期が長くなるので、１制御周期
毎の出力値の差が大きくなり、制御の滑らかさが低下し
てしまう（第６図参照）。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的
としてなされたもので、この目的達成のために本発明で
は、以下に述べる解決手段とした。

本発明の解決手段を、第１図に示すクレーム対応図に
より説明すると、左右輪の回転速度W1,W2をそれぞれ検
出する左輪回転速度検出手段ａ及び右輪回転速度検出手
段ｂと、該検出手段a,bによる左輪回転速度W1及び右輪
回転速度W2により左右輪回転速度差ΔＮ及び左右輪平均
回転速度Vを演算する左右輪回転速度差演算手段ｃ及び
左右輪平均回転速度演算手段ｄと、前記左右輪回転速度
差ΔＮの演算周期を前記左右輪平均回転速度Vの演算周
期よりも長くすると共に、左右輪回転速度差ΔＮ及び左
右輪平均回転速度Vの単位時間当りに変化可能な幅を個
々に異なる制限値が設定された制限手段ｅで制限し、左
右輪回転速度差ΔＮ及び左右輪平均回転速度Ｖに基づい
て，ヨーレイト，求心加速度Yg等の車両走行状態を演
算する車両走行状態演算手段ｆとを備えていることを特
徴とする手段とした。

（作用） 従って、本発明の車両走行状態演算装置では、上述の
ような手段としたことにより、駆動輪スリップに起因し
た誤差Ｃの影響が比較的小さい左右輪平均回転速度V
は、上記パルスカウント方式の様に短い周期で信号を処
理し、誤差Ｃの影響が比較的大きい左右輪回転速度差Δ
Ｎは、読み込み周期を長くして、この長い周期内で発生
する駆動スリップ量を観測する事により、駆動スリップ
が発生したか否かが判定される。

従って、システム全体としての制御周期は、短くして
滑らかな制御を達成することが出来ると共に、検出誤差
の影響が大きい信号のみに関しては、長い周期で値を演
算することで正確に検出誤差の影響が取り除かれ、正確
な車両走行状態を演算により得ることが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。尚、こ
の実施例を述べるにあたって、車両走行状態に応じて前
輪側への駆動力配分が変更される駆動力配分制御装置を
備えた後輪駆動車ベースの四輪駆動車に適用した車両走
行状態演算装置を例にとる。

まず、実施例の車両走行状態演算装置Ａは、第２図に
示すように、左前輪速センサ（左輪回転速度検出手段）
１、右前輪速センサ（右輪回転速度検出手段）２、モジ
ュール（左右輪回転速度差演算手段，左右輪平均回転速
度演算手段，制限手段，車両走行状態演算手段）３を備
えている。

前記左右の前輪速センサ1,2は、トランスファクラッ
チ６の締結力に応じて駆動される前輪4,5と同期して回
転するセンサローター11,21と、車体側に固定され、セ
ンサローター11,21に形成されたセレーション歯11a,21a
に近接配置されるセンサピックアップ12,22と、によっ
て構成されている。

尚、前記センサピックアップ12,22には、第３図に示
すように、永久磁石12a,22aとコイル12b,22bとが内蔵さ
れていて、センサローター11,21が回転するとセンサピ
ックアップ12,22内の永久磁石12a,22aによる磁束ｍが、
セレーション歯11a,21aとセンサピックアップ12,22先端
との間の空隙変化により変化し、センサピックアップ1
2,22内のコイル12b,22bにセンサローター11,21の回転数
に応じた周波数の正弦波電圧信号による電磁誘導起電力
が発生する（第４図ａ）。

この電磁誘導起電力は、それぞれ左前輪回転速度信号
（wf1）及び右前輪回転速度信号（wf2）としてモジュー
ル３に送られる。

モジュール３は、前記両車輪速センサ1,2から送られ
る正弦波電圧信号による左前輪回転速度信号（wf1）及
び右前輪回転速度信号（wf2）を、それぞれ矩形波信号
（パルス信号）に変換する波形整形回路と（第４図
ｂ）、パルス周期により得られる左前輪回転速度Wf1と
右前輪回転速度Wf2に基づいて、車速Vf、旋回半径Rx、
ヨーレイト、求心加速度Ygを演算により求めるマイク
ロコンピュータを中心とする電子制御回路である。

尚、図中７は駆動力配分制御装置であって、前記モジ
ュール３からの入力情報に基づいて、トランスファクラ
ッチ６の締結力を制御するもので、モジュール３とは図
示のように別体構成であっても、また一体構成であって
もよい。

次に、作用を説明する。

まず、モジュール３での車両走行状態演算処理作動の
流れを第５図に示すフローチャート図により説明する。

ステップａは、両車輪速センサ1,2からの左前輪及び
右前輪の回転速度信号（wf1），（wf2）により左前輪回
転速度Wf1及び右前輪回転速度Wf2を読み込むステップで
ある。

ステップｂは、ステップａで読み込まれた左前輪回転
速度Wf1及び右前輪回転速度Wf2に基づいて車速Vfを演算
により求めるステップである。

尚、車速Vfの演算式は、以下の通りである。

Vf＝1/2（Wf1＋Wf2）＊ｒ r;タイヤ径 ステップｃは、左右輪回転速度差ΔＮを計算する為の
タイマー値（Time）を制御周期毎に１づつ増加させるス
テップである。

ステップｄは、タイマー値が設定時間Toより大きいか
否かを判断するステップである。

ここで、Time＞Toの時は、ステップｅ〜ステップｏに
より前後輪回転速度差ΔＮの演算がなされると共に、ス
テップｑでローパスフィルタの値ΔRmaxが変化幅Roに設
定され、Time≦Toの時は、ステップｐに飛び、左右輪回
転速度差ΔＮが新しい値に更新されることなく、ローパ
スフィルタの値ΔRmaxが変化幅R1（＜Ro）に設定され
る。

尚、ここで、ステップＰ及びｑは左右輪平均回転速度
Vfの単位時間当りに変化可能な幅を間接的に制限する制
限手段に対応するものである。

ステップｅは、今回読み込まれた左前輪回転速度Wf1
及び右前輪回転速度Wf2と、前回To秒前に読み込まれた
左前輪回転速度Wf1_oと右前輪回転速度Wf2_oとによって、
１回の演算処理周期における回転速度変化分ΔW1,ΔW2
を演算するステップである。

尚、演算式は、以下の通りである。

ΔW1＝Wf1−Wf1_o ΔW2＝Wf2−Wf2_o ステップｆは、前記ステップｅで求めた回転速度変化
分ΔW1,ΔW2と演算処理周期toとによって左右輪の回転
加速度1,２を求めるステップである。

尚、演算式は、以下の通りである。

１＝ΔW1/to ２＝ΔW2/to ステップｇは、前記ステップｆで演算した左右輪の回
転加速度1,２から回転加速度差Δを演算により求
めるステップである。

尚、演算式は、以下の通りである。

Δ＝２−１ ステップｈ及びステップｉは、前記ステップｇで得ら
れた回転加速度差Δが、設定回転加速度差Δｏを越
えているか（ステップｈ）、設定回転加速度差−Δｏ
未満であるか（ステップｉ）を判断するステップで、両
ステップh,iによって、Δ＞Δｏの場合、Δ＜Δ
ｏの場合、−Δｏ≦Δ≦Δｏの場合の３通りで
それぞれ異なる演算用の左右輪回転速度W1^*,W2^*が設定
されることになる。ここでステップｈ及びステップｉは
左右輪回転速度差の単位時間当りに変化可能な幅を設定
する制限手段の対応するものである。

Δ＞Δｏの場合には、ステップｊへ進み、右前輪
５が駆動スリップ傾向と判断され、演算用の右輪回転速
度W2^*が、１周期前の右輪回転速度W2O^*に、前記ステッ
プｅでの左輪回転速度変化分ΔW1を加算することにより
補正演算される。

従って、ステップｊでは、検出により得られた左輪回転
速度Wf1がそのまま演算用の左輪回転速度W1^*として設定
され、（W2_o ^*＋ΔW1）の演算により得られた値が演算用
の右輪回転速度W2^*として設定される。

Δ＜Δｏの場合には、ステップｌへ進み、左前輪
４が駆動スリップ傾向と判断され、演算用の左輪回転速
度W1^*が、１周期の左輪回転速度W1O^*に、前記ステップ1
01での右輪回転速度変化分ΔW2を加算することにより補
正演算される。

従って、ステップｌでは、（W1o^*＋ΔW2）の演算により
得られた値が演算用の左輪回転速度W1^*として設定さ
れ、検出により得られた右輪回転速度Wf2がそのまま演
算用の右輪回転速度W2^*として設定される。

−Δｏ≦Δｏの場合には、左右の前輪4,5はいず
れも駆動輪スリップの発生が大きくない場合と判断し、
ステップｋへ進んで、検出により得られた左右輪回転速
度Wf1,Wf2がそのまま演算用の左右輪回転速度W1^*,W2^*と
して設定される。

演算用の左右輪回転速度W1^*,W2^*を設定する各ステッ
プj,k,lのいずれかを経過してきたら、ステップｍへ進
み、１周期前に検出した左右輪回転速度Wf1,Wf2をWf1_o,
Wf2_oとして記憶させておく。

ステップｎは、演算用の左右輪回転速度W1^*,W2^*に基
づいて、前後輪回転速度差ΔＮを演算により求めるステ
ップである。

尚、ΔＮの演算式は以下の通りである。

ΔＮ＝｜W1^*-W2^*｜ ステップｏは、タイマー値（Time）をクリアーにする
ステップである。

ステップｐは、前記ステップｄでTime≦Toの時に進み
ステップで、左右輪回転速度差ΔＮが新しい値に更新さ
れることなく、ローパスフィルタの値ΔRmaxが変化幅R1
（＜Ro）に設定される。

尚、ステップｐのルートを通った場合には、左右輪回転
速度差ΔＮはマイクロコンピュータのメモリに記憶され
ている前回の演算値のままで、車速Vfのみ演算周期毎に
更新され、旋回半径Rxが演算される。

ステップｑは、ローパスフィルタの値ΔRmaxを変化幅
Ro（≦R1）に設定するステップである。

ステップｒは、左右輪回転速度差ΔＮと車速Vfとに基
づいて旋回半径Rxを演算するステップである。

尚、Rxの演算式は、以下の通りである。

Rx＝Ｋ・Vf/ΔＮ K;定数 ステップｓは、今回求められた旋回半径Rxと前回の制
御周期時に求められた旋回半径Rx_oとによって、演算周
期毎の旋回半径変化幅ΔＲが演算により求められる。

尚、ΔＲの演算式は以下の通りである。

ΔＲ＝|Rx−Rx_o｜ ステップｔは、前記ステップｓで演算により求めた旋
回半径変化幅ΔＲが単位時間の変化幅としての許容値、
即ち、ローパスフィルタの値ΔRmax以下であるかどうか
を判断するステップであり、ΔＲ≦ΔRmaxの場合にはそ
のまま旋回半径Rxを補正せず、ΔＲ＞ΔRmaxの場合いは
ステップｕ〜ステップｗで旋回半径Rxの補正がなされ
る。

尚、ローパスフィルタの値ΔRmaxは、前記ステップp,
qに示されるように、車速Vfのみの演算を行なう短い周
期の場合（R1）と、車速Vfと共に左右輪回転速度差ΔＮ
が演算されるToの長い周期の場合（Ro）とでは、演算周
期に応じて（R1＜Ro）異ならせている。

ステップｕは、旋回半径Rxの変化方向を判断するステ
ップであり、Rxが増加している場合には、ステップｖへ
進み、Rxが減少している場合にはステップｗへ進む。

ステップｖは、最大変化幅ΔRmaxを１周期前の旋回半
径Rx_oに加算するフィルタリングにより旋回半径Rxを設
定するステップである。

ステップｗは、最大変化幅ΔRmaxを１周期前の旋回半
径Rx_oから減算するフィルタリングにより旋回半径Rxを
設定するステップである。

ステップｘは、ステップr,v,wで求められた旋回半径R
xをRx_oとして設定するステップである。

ステップｙは、各車両状態を演算するステップであ
る。

尚、ヨーレイト、求心加速度Ygの演算式は、以下の通
りである。

＝Vf/Rx Yg＝Vf²/Rx 上述してきたフローチャートによる制御作動の流れ説
明において、左右輪回転速度差ΔＮの演算用のタイマー
値の設定時間Toは、左右各輪の車輪速度Wf1,Wf2の空転
状態が正確に判別出来るレベルまで長くする。

また、ローパスフィルタにより制限する最大変化幅Ro
及びR1は、その演算周期内で車速が変化した場合、通常
の車両が旋回加速した場合、変化し得る程度の値とす
る。

以上説明してきたように、実施例の車両走行状態演算
装置Ａにあっては、以下に述べるような効果が得られ
る。

左右前輪4,5の回転速度Wf1,Wf2を用いて車両走行状
態を求めるものである為、操舵角を用いて車両走行状態
を求める場合のようにスリップアングル等による補正を
必要としないで、実際の旋回状況に基づいた正確な車両
走行状態を演算により求めることができる。

左右の前輪回転速度センサ1,2は、制動時に車輪ロ
ックを防止するアンチスキッド制御装置や車輪駆動力を
制御するトラクション制御装置等を搭載した車両には入
力センサとして用いられているため、センサを別に追加
することなく、センサ共用により安価に新たな制御情報
としての車両走行状態を得ることができる。

左右輪回転速度差ΔＮの検出に当っては、左右輪の
回転加速度1,２により車輪スリップ状況が判断さ
れ、回転加速度の大きい側の車輪回転速度を補正するこ
とで車輪スリップによる検出誤差影響を取り除いて得ら
れた左輪回転速度W1^*及び右輪回転速度W2^*を演算要素と
している為、左右輪回転速度差ΔＮを精度よく演算によ
り求めることが出来る。

従って、低摩擦係数路走行時や求心加速度が大きい旋
回時等で、片輪側のスリップ比が高まるような時でも、
精度のよい左右輪回転速度差ΔＮの情報がもたらされ
る。

左右輪回転速度差ΔＮの検出に当って、左右輪の回
転加速度差Δが設定回転加速度差Δｏを越えた場合
に補正を行なう装置である為、スリップを伴なわない旋
回時に発生する回転加速度差では回転速度の補正がなさ
れず、スリップを伴なわない旋回時における左右輪回転
速度差ΔＮの演算精度を確保することが出来る。

左右回転速度差ΔＮと車速Vfとの個々の演算周期と
ローパスフィルタの値を設定、つまり、検出誤差の影響
が小さい車速Vfに対しては、短い演算周期で、且つフィ
ルタ値も周期に応じて小さく設定し、検出誤差の影響が
大きい左右輪回転速度差ΔＮに対しては、長い演算周期
で、且つフィルタ値も周期に応じて大きく設定している
為、車速Vfの変化に対しては比較的早く応答して車両状
態が検出出来、左右輪回転速度差ΔＮの変化に対して
は、センサ検出精度のバラツキ影響を取り除いて、正確
に車両状態が検出出来る。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。

例えば、実施例では、車速Vfと左右輪回転速度差ΔＮ
との演算周期を異ならせる手法として、車速Vfの演算周
期をフローチャートによる１回の制御処理周期に設定
し、左右輪回転速度差ΔＮをタイマー管理により設定す
る例を示したが、車輪速センサからの入力パルス数で管
理（例えば、車速Vfの場合には１〜数パルス、左右輪回
転速度差ΔＮの場合には数十〜数百パルス）するような
例であってもよい。

また、実施例では、トランスファクラッチの締結によ
り駆動力が配分される左右の前輪に回転速度検出手段を
設けた例を示したが、演算周期とローパスフィルタの値
及び補正により精度の高い左右輪回転速度差ΔＮを得る
ことが出来る為、駆動輪，非駆動輪にかかわらず適応出
来る。

また、この車両走行状態演算装置の適用例としては、
本出願人が先に提案した特願昭61−82834号（特公平06
−026938号）に記載されるような差動制限量制御装置や
駆動力配分制御装置に限られることなく、他の駆動系制
御や、サスペンション装置によるアンチロール制御や、
後輪ステアリング装置によるアンチスピン制御等に適用
できることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の車両走行状態演算
装置にあっては、左右輪回転速度差の演算周期を左右輪
平均回転速度の演算周期よりも長くすると共に、左右輪
回転速度差及び左右輪平均回転速度の単位時間当りに変
化可能な幅を個々に異なる制限値が設定された制限手段
で制限し、左右輪回転速度差及び左右輪平均回転速度に
基づいてヨーレイト，求心加速度等の車両走行状態を演
算する車両走行状態演算手段を備えている手段とした
為、装置全体としての制御周期は、短くして滑らかな制
御を達成することが出来ると共に、検出誤差の影響が大
きい左右輪回転速度差のみに関しては、長い周期で値を
演算することで検出誤差の影響が取り除かれ、正確な車
両走行状態を演算により得ることが出来るという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両走行状態演算装置を示すクレーム
対応図、第２図は実施例の車両走行状態演算装置を示す
図、第３図は実施例装置の車輪速度センサの検出原理説
明図、第４図は車輪速度センサからの正弦波電圧信号と
波形整形回路によるパルス信号とを示す図、第５図は車
両走行状態の演算処理ルーチンを示すフローチャート
図、第６図は制御周期が異なる場合の出力値の変化を示
す図である。 ａ…左輪回転速度検出手段 ｂ…右輪回転速度検出手段 ｃ…左右輪回転速度差演算手段 ｄ…左右輪平均回転速度演算手段 ｅ…制限手段 ｆ…車両走行状態演算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右輪の回転速度をそれぞれ検出する左輪
   回転速度検出手段及び右輪回転速度検出手段と、 該検出手段による左輪回転速度及び右輪回転速度により
   左右輪回転速度差及び左右輪平均回転速度を演算する左
   右輪回転速度差演算手段及び左右輪平均回転速度演算手
   段と、 前記左右輪回転速度差の演算周期を前記左右輪平均回転
   速度の演算周期よりも長くすると共に、左右輪回転速度
   差及び左右輪平均回転速度の単位時間当りに変化可能な
   幅を個々に異なる制限値が設定された制限手段で制限
   し、左右輪回転速度差及び左右輪平均回転速度に基づい
   て旋回半径，ヨーレイト，求心加速度等の車両走行状態
   を演算する車両走行状態演算手段と、 を備えていることを特徴とする車両走行状態演算装置。
2. 【請求項２】前記制限手段で設定された制限値の内左右
   輪平均回転速度の単位時間当りに変化可能な幅の制限値
   は、左右輪回転速度差及び左右輪平均回転速度に基づい
   て演算される車両の旋回半径が単位時間当りに変化可能
   な幅を制限するものであり、前記車両の旋回半径が単位
   時間当りに変化可能な幅を制限することにより、間接的
   に左右輪平均回転速度の単位時間当りに変化可能な幅を
   制限するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の車両走行状態演算装置。