JPH0599014A - 路面摩擦係数の検出方法 - Google Patents

路面摩擦係数の検出方法

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JPH0599014A
JPH0599014A JP3262257A JP26225791A JPH0599014A JP H0599014 A JPH0599014 A JP H0599014A JP 3262257 A JP3262257 A JP 3262257A JP 26225791 A JP26225791 A JP 26225791A JP H0599014 A JPH0599014 A JP H0599014A
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JP
Japan
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torque
road surface
vehicle
friction coefficient
detected
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Pending
Application number
JP3262257A
Other languages
English (en)
Inventor
Masuo Kashiwabara
益夫 柏原
Akira Shimizu
彰 清水
Hideyuki Kojima
秀幸 小島
Atsumi Hoshina
敦巳 保科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Japan Electronic Control Systems Co Ltd
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Publication date
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  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両の走行路面の摩擦係数を正確に検出する。 【構成】駆動輪の軸トルクTW の走行路面に対してスリ
ップする直前に得られる最大値をTWP, 駆動輪に加わる
車重をmW g,前記軸トルクの検出部から後輪接地面ま
での慣性モーメントをI,後輪の接地面に生じる摩擦力
をF,後輪が接地面から受ける垂直方向の反力をN,後
輪の径をr,車両の走行抵抗をR,として、走行路面の
摩擦係数μを次式により演算して検出する。 μ= (TWP−Iα)/mW gr 又はμ= (mrTWP+IR) /mW g (mr2 +I) これにより、駆動輪の接地面に生じるトルクから路面摩
擦係数を正確に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行路面の摩擦
係数を検出する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アクセルペダルの操作量 (踏込み量) を
検出し、該操作量に応じてエンジンの吸気系に介装され
たスロットル弁をアクチュエータによって駆動制御する
ものがあり、特に、車輪のスリップを検出したときには
エンジントルクを減じ、その後徐々に増大させる積分制
御を行うことによりスリップを抑制しつつ駆動力を最適
なレベルに保持するトラクション制御を行うものがある
(特開平1−218932号公報等参照) 。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のトラクション制御装置においては、車輪のスリッ
プ発生により初めてトルクを減じるため、スリップ初期
の制御遅れが生じる場合があり、良好なトラクション制
御を行えない場合があった。また、自動変速機を備えた
車両では雪道等摩擦係数が小さい路面を走行する際の車
輪のスリップを防止するために変速マップを通常走行時
用のモードより高速ギヤ側が使用されるスノーモードに
切り換えられるようにしたものがあるが、現在このモー
ドの切換は運転者の判断により手動で行われているた
め、適切なモードが使用されない場合があった。
【0004】このため、本願出願人は駆動輪の軸トルク
を検出し、エンジンの非減速時に前記軸トルクが減少し
た時にはスリップが発生したと判断して、軸トルクの減
少の直前に発生していた軸トルクを当該走行路面で発生
しうる最大軸トルクとして求め、当該最大軸トルク発生
時には駆動輪と走行路面との間に最大摩擦力を生じてい
るから前記最大軸トルクと車両の諸元 (駆動輪に加わる
車重,駆動輪の径) から走行路面の摩擦係数を演算によ
り検出するものを提案した (特願平3−1091号) 。
【0005】しかしながら、正確には前記走行路面の摩
擦係数を求めるためには、駆動輪の接地面のトルクを検
出する必要があり、該接地面のトルクと駆動輪の軸トル
クとは各トルク発生部間の慣性モーメントに角加速度が
作用する分だけ相違し、その分、路面摩擦係数の検出値
に誤差を生じるものであった。本発明はこのような従来
の問題点に鑑みなされたもので、トラクション制御,,
変速制御等を、より適切に行うために検出が要求される
走行路面の摩擦係数を走行中に間接的に検出でき、か
つ、より正確に検出する方法を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
路面摩擦係数の検出方法は、車両に搭載されたエンジン
のトルク及び車両の駆動輪に連結された駆動軸のトルク
を夫々検出し、エンジントルクの非減少時に軸トルクが
減少した時に、該減少直前に検出された軸トルクと、前
記駆動軸のトルク検出部から前記駆動輪の接地面までの
部分の慣性モーメントと駆動輪の角加速度との積として
求まる損失トルクと、車両の諸元とに基づいて走行路面
の摩擦係数を演算により検出する方法とした。
【0007】また、駆動輪の角加速度を、検出された軸
トルクと、車速の検出値から求めた車両の走行抵抗と、
車両の諸元とに基づいて推定演算した値を用いてもよ
い。
【0008】
【作用】エンジントルクの非減少時においては、駆動輪
がスリップする前は駆動輪の軸トルクも減少しないが、
駆動輪がスリップすると軸トルクは大きく減少する。し
たがって、上記条件で軸トルクの減少を検出したときに
は駆動輪がスリップした時であり、その直前において駆
動輪の接地面に生じるトルク(接地面トルク)の値は駆
動輪と路面との間に生じる最大摩擦力に駆動輪の輪径を
乗算した値に等しく、かつ、前記最大摩擦力は車両の諸
元 (重量) と路面の摩擦係数とによって求められるか
ら、前記接地面トルクが分かれば逆算により路面の摩擦
係数を求めることができる。
【0009】前記駆動輪の接地面トルクは、駆動輪の定
速回転時は軸トルクと一致するが、加減速時は軸トルク
検出部から駆動輪の接地面までの部分の慣性モーメント
に駆動輪の角加速度を乗じて求められるトルク分(加速
時に正の値)を前記軸トルクから差し引いた値となる。
そこで、軸トルク減少直前の軸トルクと、前記慣性モー
メントと駆動輪の角加速度の積として求まる損失トルク
と、車両諸元とに基づいて路面摩擦係数を演算により検
出できる。
【0010】また、駆動輪の角加速度は駆動輪の回転速
度をセンサにより検出すれば微分により求められるが検
出された軸トルクと、車速の検出値から求めた車両の走
行抵抗と、車両の諸元とに基づいて推定演算してもよ
く、前記駆動輪の回転速度センサが不要となる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
のシステム構成を示す図1において、車両に搭載された
エンジン1の吸気通路2には、ステップモータ等のアク
チュエータ3によって駆動されるスロットル弁4が介装
されている。
【0012】そして、通常はコントロールユニット5
が、アクセルセンサ6により検出される図示しないアク
セルペダルの操作量 (踏込量) 等に応じてエンジン1の
目標トルクを設定し、エンジントルクを該目標トルクに
近づけるべくコントロールユニット5からアクチュエー
タ3に開度制御信号が出力され、該信号によりアクチュ
エータ3を介してスロットル弁4の開度が制御される。
【0013】また、走行路面の摩擦係数μを検出するた
め、駆動輪 ,本実施例では後輪7の軸トルクを検出する
トルクセンサ8が、後輪7に連結された車軸 (駆動軸)
に設けられ、エンジン1の出力軸に連結されたトルクコ
ンバータ付自動変速機9には、該変速機9の出力軸の回
転速度を検出することによって車速を検出する車速セン
サ10が設けられ、これらトルクセンサ8,車速センサ10
からの信号は前記コントロールユニット5に入力され、
コントロールユニット5は、各検出信号に基づき後輪7
のスリップ発生時には路面の摩擦係数μを検出し、該摩
擦係数μに応じて後述するトラクション制御が行われ
る。
【0014】以下に、前記コントロールユニット5によ
る摩擦係数μの検出と、該検出値に基づくエンジントル
ク制御を図2に示したフローチャートに従って説明す
る。ステップ (図ではSと記す。以下同様) 1では、ア
クセルペダルの操作量を含む運転条件に応じて第1の目
標トルクT1 を設定する。ステップ2では、トルクセン
サ8により検出される後輪7の軸トルクTW がA/D変
換される。
【0015】ステップ3では、エンジントルクTe が演
算される。これは、別ルーチンで求められる基本燃料噴
射量TP (=K・Q/N;Kは定数,Qは吸入空気流
量,Nはエンジン回転数) に比例する値として求められ
る。このステップ3の機能がエンジントルク検出手段に
相当する。ステップ4では、前記エンジントルクTe
減少中であるか否かを判定する。
【0016】ステップ4の判定がNOであるとき、つま
りエンジントルクTe の非減少時 (単調増加時) である
ときは、ステップ5へ進み軸トルクTW が減少したか否
かを判定する。ステップ5の判定がYESであるとき、
つまりエンジントルクTe が単調増加中に軸トルクTW
が減少した場合は、ステップ6へ進んで、この状態が初
回か否かを判定する。
【0017】ステップ6で初回と判定された場合は、後
輪7にスリップを生じた結果として軸トルクTe が減少
したものと判断し、前回の軸トルクの検出値TW-1 が現
在の走行路面の摩擦係数μに対して発生しうる最大軸ト
ルクであるから、ステップ7において次のようにして摩
擦係数μを逆算する。図3に示すように、車体重量を
m,車体の走行加速度をa,後輪 (駆動輪) に掛かる車
重をmW ,後輪の角加速度をα,重力加速度をg,後輪
軸トルク検出部から後輪接地面までの慣性モーメントを
I,後輪の接地面に生じる摩擦力をF,後輪が接地面か
ら受ける垂直方向の反力をN,後輪の径をr,車両の走
行抵抗をR,として、車両進行方向 (x軸方向),垂直
方向 (y軸方向) ,駆動輪の回転方向 (z軸回り方向)
の運動方程式を立てると以下のようになる。
【0018】 x軸方向:ma=μmg−R ・・・(1) y軸方向:mW g=N ・・・(2) z軸回り方向:Iα=TW −Fr ・・・(3) 後輪がスリップする直前 (グリップ時) は、FMAX =μ
N=μmW g・・(4)またグリップ時はa=rα・・・
(5) が成立するので、(1),(4),(5) 式より、 FMAX =ma+R=mrα+R=μmW g・・・(6) (3),(4)式より、 FMAX = (TWP−Iα) /r=μmW g ・・・(7) ∴μ= (mrα+R)/mW g= (TWP−Iα)/mW gr・・・(8) また、(6),(7) 式より、 (mrα+R) r=TWP−Iα → (mr2 +I) α=TWP−Rr →α= (TWP−Rr)/(mr2 +I) ・・・(9) となり、(9) 式を(8) 式に代入すると、 μ=[ (mr2 +I) TWP−I (TWP−Rr) ]/mW g (mr2 +I) ∴μ= (mrTWP+IR) /mW g (mr2 +I) ・・・(10) したがって、駆動輪の接地面に発生するグリップ限界ト
ルクTWPと、その時の走行抵抗とが分かれば、予め分か
っている車両の諸元を用いて摩擦係数μを演算すること
ができることが明らかである。
【0019】ここで、走行抵抗として最も影響が大きい
のは転がり抵抗であり、これは車速によって変化する
が、実験により予め車速に対する値を求めてRAMにマ
ップとして記憶しておくことにより、前記車速センサ10
によって検出された車速に対応する値を前記マップから
の検索により求めることができる。また、路面が傾斜し
た坂道では路面に沿った方向に重力の分力が作用し、登
り斜面では該分力が走行抵抗を増大させ、下り斜面では
走行抵抗を減少させるように作用するので、加速度セン
サを設けて斜面に作用する分力を検出して増減補正する
ようにすれば、坂道の路面摩擦係数も正確に求めること
ができる。
【0020】尚、駆動輪の回転速度を検出するセンサを
設ければ、駆動輪の角加速度αを直接的に検出できるの
で、(8) のαを用いた式μ= (TWP−Iα)/mW grで
そのままμを求めることができるが、走行抵抗を用いて
換算することにより加速度センサを備えなくても車速の
検出のみで略同等の慣性モーメントと角加速度との積で
求まる損失トルクを考慮した接地面トルクに基づいた路
面摩擦係数μを検出することができる。
【0021】次いでステップ8へ進み、後述するように
トラクション制御用の目標トルクを初期値から漸増させ
る増大割合Δμを設定する。これは、図4に示すように
ステップ6で求めたμの値か、又は該μに関連する値と
して車両の走行加速度aや前記軸トルクTW-1 に対して
予め設定されたマップからの検索等により設定する。
尚、Δμは、前記各値が大きい時ほど大きく設定されて
いる。
【0022】ステップ9では、ステップ7で求められた
摩擦係数μに対して、トラクション制御用の第2の目標
トルクT2 を次式により設定する。 T2 =Ks μmW g/i 但し、Ks はトルク過剰率であり、発生しうる最大軸ト
ルクに対して後輪7のスリップ率を最適に保持するよう
にエンジントルクを出力すべく、1より小の適度な値に
設定されている。また、i=最終ギア比× (自動変速機
のギア比) × (トルクコンバータのトルク比) である。
【0023】また、ステップ4の判定がYES,ステッ
プ5の判定がNO,ステップ6の判定がNOのいずれか
の場合、つまり後輪7にスリップを生じた直後以外のと
きはステップ10へ進み、前記ステップ7で設定された増
大割合Δμをμに加算した値でμを更新した後ステップ
9へ進んで前述の演算式により第2の目標トルクT2
設定更新する。
【0024】尚、ステップ9の機能がトラクション制御
用目標トルク設定手段に相当する。次にステップ11で
は、ステップ1で求めたアクセル操作量に対する第1の
目標トルクT1 と、前記ステップ9で求めたトラクショ
ン制御用の第2の目標トルクT2 との大小を比較判定
し、T1 ≦T2 の時はステップ12へ進んでT1 を選択し
1 >T2 のときはステップ13へ進んでT2 を選択して
夫々出力すべき目標トルクTとしてセットする。
【0025】ステップ14では、前記目標トルクTに応じ
たスロットル弁開度となるように、アクチュエータ3に
駆動信号を出力する。このようにすれば、走行路面の摩
擦係数μを軸トルク検出部から駆動輪の接地面までの慣
性モーメントにより作用する損失トルクを考慮して正確
に検出できるため、路面状況に対応して最適なトラクシ
ョン制御性能が得られる。図5は、本実施例によるトラ
クション制御時の各種状態量の変化を示したものであ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動輪の軸トルクの変化を検出しつつ走行路面の摩擦係数
を検出することができ、かつ、軸トルクの検出部から駆
動輪の接地面までの慣性モーメントと駆動輪の角加速度
の積として発生する損失トルクを考慮して得られた接地
面のトルクに基づいて、より正確に路面摩擦係数を検出
することができる。
【0027】また、駆動輪の角加速度を軸トルクと走行
抵抗を用いて換算すれば直接角加速度を検出するための
センサを設けることなく、路面摩擦係数を検出すること
ができる。そして、かかる路面摩擦係数を用いてトラク
ション制御等を行えば、制御性能を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すシステム図
【図2】同上実施例の路面摩擦係数の検出及びエンジン
トルク制御を示すフローチャート
【図3】駆動輪に生じる各種の力の状態を示す図
【図4】同上実施例の摩擦係数の増大割合設定のための
各種マップ
【図5】同上実施例の各種状態量の変化を示すグラフ
【符号の説明】
1 エンジン 5 コントロールユニット 7 後輪 8 トルクセンサ 10 車速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保科 敦巳 群馬県伊勢崎市粕川町1671番地1 日本電 子機器株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両に搭載されたエンジンのトルク及び車
    両の駆動輪に連結された駆動軸のトルクを夫々検出し、
    エンジントルクの非減少時に軸トルクが減少した時に、
    該減少直前に検出された軸トルクと、前記駆動軸のトル
    ク検出部から前記駆動輪の接地面までの部分の慣性モー
    メントと駆動輪の角加速度との積として求まる損失トル
    クと、車両の諸元とに基づいて走行路面の摩擦係数を演
    算により検出することを特徴とする路面摩擦係数の検出
    方法。
  2. 【請求項2】駆動輪の角加速度は、検出された軸トルク
    と、車速の検出値から求めた車両の走行抵抗と、車両の
    諸元とに基づいて推定演算されてなる請求項1に記載の
    路面摩擦係数の検出方法。
JP3262257A 1991-10-09 1991-10-09 路面摩擦係数の検出方法 Pending JPH0599014A (ja)

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