JPH06206465A

JPH06206465A - 異なる路面牽引力特性に適応する車輪スピン制御方法

Info

Publication number: JPH06206465A
Application number: JP5270368A
Authority: JP
Inventors: Anthony T Ander; ティー．アンダーアンソニー; Davorin Hrovat; フロバットダボリン; Craig J Simonds; ジェイ．シモンズクレイグ; Lee-Fei Chen; − フェイチェンリー
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1994-07-26
Also published as: US5278761A; DE4338586B4; DE4338586A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】車両の下の路面の状態に応じてエンジントル
クを変えて、車輪のスリップによるスピンを最少にする
ように制御するシステムを開示する。【構成】路面上を走行し、非駆動輪１８，２０と、エ
ンジントルクを変える燃料システム４２を備えるエンジ
ン４０とを含む車両の駆動輪１４，１６のスピンを制御
する技術である。車両の下の路面の牽引力特性の値の少
なくとも一つの推定値を表す特性信号を発生する。次に
前記特性信号の値に依存する値を持つ駆動信号を発生す
る。駆動信号に応答してエンジントルクを変え、車両の
駆動輪のスピンを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両の駆動輪のスピン
を制御する技術に関する。より詳細には、この発明はエ
ンジントルクを調整して車輪のスピンを制御する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】氷や雪や緩い砂利の上で車両を運転する
と車両の駆動輪を制御しにくくなることがしばしばあ
る。これらの路面は摩擦係数が比較的小さく、駆動輪と
路面の間の牽引力(traction)を実質的に減少させる。

【０００３】その結果、駆動輪にかけるトルクが小さく
てもスピンが発生しやすい。スピンがひどい場合は、車
両を制御することが困難になる。

【０００４】出願人の知る限りでは、車両の下の路面の
推定牽引力特性に比例してエンジントルクを変えること
により、走行中の車両の車輪のスピンを正確に制御する
方法はない。

【０００５】牽引力制御を改善するために路面の粘着係
数を限定的に利用することに言及した最近の論文は、
「国際会議および展示会、ミシガン州デトロイト、１９
９２年２月２４〜２８日」におけるヒロシ・イガタ(Hir
oshi Igata) 他による「スロットル型牽引力制御システ
ムへの応答を改善する新しい制御方法の開発」、動力伝
達装置および系統シンポジウム、部品・歯車・ＣＡＥ、
（ＳＰ−９０５）からのリプリント、ＳＡＥ技術論文番
号９２０６０８、である。

【０００６】この論文の４ページに、路面粘着係数は車
両の非駆動車輪の加速度から計算することができると述
べている。またこの論文には、粘着係数が十分高けれ
ば、スロットルの乱調を起こさずにスロットルのフィー
ドバックゲインを増加することができ、従ってフィード
バックゲインは計算された粘着係数に従って決定すべき
である、と述べている。

【０００７】イガタ他によると、粘着係数は上記のフィ
ードバックを増やすことができるかどうかの決定にだけ
役立つ。上記論文の５ページには、車輪のスリップが所
定のレベルを越えなければ、計算された粘着係数は低い
値に変更してはならない、と述べている。

【０００８】上記論文の３ページには、スロットルのフ
ィードバックの初期値は粘着係数とエンジン速度の関数
とすべきである、と示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】イガタ他が示した粘着
係数の限定的使用とは異なり、本出願人は、車輪のスピ
ン制御はエンジントルクを変えることによって改善する
ことができ、摩擦係数などの車両の下の路面の牽引力特
性値に応じて、上記特性値に依存しまたは独立に変えて
よいことを発見した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の第１態様で
は、路面上を走行中の車両の駆動輪のスピンを制御す
る。またこの車両には非駆動車輪と、燃料空気流量比を
変えることによりエンジントルクを変える燃料系統を備
えるエンジンとを含む。

【００１１】このような車両において、車両の下の路面
の牽引力特性の少なくとも一つの推定値を表す特性信号
を発生する。

【００１２】次に前記特性信号の値の第１範囲に対して
は特性信号の値に依存し、前記特性信号の値の第２範囲
に対しては特性信号の値に依存しない値を持つ駆動信号
を発生する。エンジントルクを上記駆動信号に応答して
変化して、駆動輪のスピンを制御する。

【００１３】この発明の第２態様では、特性信号を発生
する他に、前記特性信号の値が増加するときは第１決定
信号を発生し、前記特性信号の値が減少するときは第２
決定信号を発生する。

【００１４】路面の牽引力特性値の第１範囲と第２範囲
の間の第１境界値を表す第１境界信号を発生する。第２
範囲の値の方が第１範囲の値より大きいことが望まし
い。

【００１５】第１境界値よりも小さい第１の所定の帯域
幅と、第１境界値よりも大きい第２の所定の帯域幅をそ
れぞれ備える、第１および第２帯域信号を発生する。

【００１６】次に特性信号、第１決定信号、第２決定信
号、第１帯域信号、第２帯域信号の値の間の所定の関係
に依存する値を持つ駆動信号を発生する。次にエンジン
トルクを前記駆動信号に応答して変化させると、駆動輪
のスピンを制御し、チャタリングが減少する。

【００１７】上に述べた技術は、車輪のスピン制御に非
常に有利である。車両の下の路面の牽引力特性を実時間
で推定することにより、またエンジントルクを牽引力特
性値に比例して変えることにより、広い範囲の路面状態
において車輪のスピンを制御することができる。

【００１８】路面の条件の急激な変化に対してスピン制
御は滑らかで応答性がよく、チャタリングの傾向は実質
的に減少する。

【００１９】

【実施例】図１に、前後軸１２を定義する例示的な前輪
駆動車両１０にこの発明を用いる望ましい形態を示す。
この車両は非駆動輪１８と２０と共に駆動輪１４と１６
を含む。車輪１８と２０は共通軸２２上で回転する。ま
た車輪は独立に吊るすことができる。

【００２０】舵取り装置２６は従来の舵取り柱３０で支
持されるステアリングホイール２８を備える。舵取り柱
は、通常の舵取りリンク３２によって前軸３４に結合す
る。前軸３４は、通常の差動装置（図示せず）によって
駆動輪１４と１６に動力を伝える半車軸３６と３７を
含む。

【００２１】車両１０はまたエンジン４０を含み、エン
ジン４０はエンジンの燃料空気流量比を最大比から遊び
比まで変えてエンジンのトルクを制御する燃料システム
４２を含む。従って、エンジントルクも最大値から遊び
値まで変化する。

【００２２】燃料注入システム（図示せず）の吸気マニ
ホールド４６のスロート４５に取り付けたスロットル４
４の角度を変えることによって、流量を変えることがで
きる。スロットル角度は、駆動信号に応答する電気モー
ター４８によって変え、角度変換器４７で測定する。

【００２３】更に図１において、この発明の望ましい形
態は、フォード・モータ社製の電子エンジン制御器（Ｅ
ＥＣ）を一例とする従来の電子式マイクロプロセッサす
なわち制御器５０を含む。

【００２４】制御器５０への入力は、車輪１４、１６、
１８、２０の角速度をそれぞれ検知する車輪速度センサ
６３〜６６から与えられる。また入力は、スロットル角
度変換器４７からも与えられる。

【００２５】従来の舵取り角度変換器７０を舵取り柱３
０に取りつけて、ステアリングホイール２８の舵取り角
度に比例する信号を与えてよい。

【００２６】駆動輪の一つ、例えば車輪１６に市販のト
ルクセンサ７４を取り付けて、駆動輪１４と１６に与え
られるトルクの量に比例する信号を与えてよい。トルク
センサ７４は、ルーカス・シャエビッツ(Lucas Schaevi
tz) 社製の型でよい。

【００２７】制御器５０は出力ポート７８を備え、導体
８０によって駆動信号をモータ４８に伝送する。ＥＥＣ
５０は、導体８０上の値を約２０ミリ秒毎に更新するよ
うプログラムされる。

【００２８】トルクセンサ７４を用いなくても、駆動輪
１４と１６に与えられるトルクは各種のマイクロプロセ
ッサ技術によって推定できることを、この技術に精通し
た人は理解している。例示的な技術は、次の米国特許に
示されている。特許番号発明者発行日３，９２１，４４６ルドロフ(Ludloff) １９７５年１１月２５日４，６８０，９５９ヘンリー他１９８７年７月２１日４，７５８，９６７シュムター(Shmuter) 他１９８８年７月１９日４，９８５，８３８ハシグチ(Hashiguchi)他１９９１年１月１５日

【００２９】トルク推定の望ましい形態は、フォード・
モータ社に譲渡され、かつこの申請と同日にダボリン・
ロバト(Davorin Hrovat)およびリー・フェイ・チェン(L
ee-FeiChen)の名前で出願された、「多数のモデルを用
いた粗トルク推定」と題する同時係属出願に述べてあ
り、権利請求されている。

【００３０】トルクが分かれば、駆動輪に与えられる牽
引力が計算される。計算法はこの技術に精通した人によ
く知られている。

【００３１】ＥＥＣ５０は、図２および図３に関連して
説明する方法の段階を実施するようプログラムされてい
る。この方法は段階１００から始まり、図２および図３
に示す操作のサイクルを約２０ミリ秒毎に行う。

【００３２】図２の段階１０２で、ＩＴＥＲＭとｉＦＬ
ＡＧＳを含むいくつかの変数を初期化する。最初、ｉＦ
ＬＡＧ１とｉＦＬＡＧ２を共に０に設定する。ｉＦＬＡ
Ｇ１＝１は車輪スピン防止操作モードを示す。ｉＦＬＡ
Ｇ２＝１は、以下に説明する急速スロットル制御操作モ
ードを示す。

【００３３】図２の段階１０２で、この発明の望ましい
形態はスリップ誤差信号（ＳＬＰＥＲ）を定期的に発生
する。ＳＬＰＥＲを発生するために、前駆動輪１４と１
６の角速度を表すセンサ６３と６４からの信号を処理し
て、前輪１４と１６の平均角速度を表す第１速度信号を
発生する。

【００３４】非駆動後輪１８と２０の角速度を表すセン
サ６５と６６からの信号を平均して、非駆動後輪の角速
度を表す第２速度信号を発生する。

【００３５】制御ユニット５０は、駆動輪の角速度と非
駆動輪の角速度の差に比例するスリップ信号を発生する
ようプログラムされている。すなわちスリップ信号は、
第１速度信号の値から第２速度信号の値を引いた値に比
例する。

【００３６】ユニット５０内のあるメモリ位置に、駆動
輪の角速度と非駆動輪の角速度の望ましい差（すなわ
ち、第１速度信号の値と第２速度信号の値の望ましい
差）を表す望ましいスリップ信号を記憶している。

【００３７】これは、システムが駆動輪から牽引力を自
動的に与えて過度のスピンを制御できる重要な特徴であ
る。スリップ誤差信号ＳＬＰＥＲはスリップ信号の値と
望ましいスリップ信号の値との差に比例する。

【００３８】このスリップ誤差信号ＳＬＰＥＲは所定
の、固定した時間間隔をあけた所定の時間点で計算する
ことができることを、この技術に精通した人は理解でき
る。スリップ誤差信号は、ユニット５０の各計算サイク
ル中すなわち約２０ミリ秒毎に、再計算することが望ま
しい。現在の計算サイクルのスリップ誤差信号をＳＬＰ
ＥＲ０で表す。

【００３９】段階１０４で、ＥＥＣ５０は車両１０の下
の路面の摩擦係数の推定値（Ｍｕ＿Ｅｓｔ）を計算す
る。この計算の詳細は図４に説明する。

【００４０】段階１０６で、Ｍｕ＿Ｅｓｔの値に従って
ゲイン変数を選択する。ゲイン選択の詳細は図５に関連
して説明する。

【００４１】段階１０８で、ＥＥＣ５０は選択されたゲ
インとＭｕ＿Ｅｓｔの値を読み込む。

【００４２】段階１１０で、ＰＴＥＲＭの値を、制御ゲ
イン定数Ｋｃ、掛ける、別の制御ゲイン定数Ｋｐ、掛け
る、現在のスリップ誤差値（ＳＬＰＥＲ０）、に等しく
設定する。従って、ＰＴＥＲＭはスリップ誤差値に比例
する。

【００４３】微分値ＤＴＥＲＭを、制御ゲイン定数Ｋ
ｃ、掛ける、別の制御ゲイン定数Ｋｄ、掛ける、現在の
計算サイクルのスリップ誤差値（ＳＬＰＥＲ０）と前回
の計算サイクルのスリップ誤差値（ＳＬＰＥＲ１）の
差、に等しく設定する。

【００４４】ＤＴＥＲＭは時間の関数であるスリップ誤
差値の微分に少なくともほぼ比例することを、この技術
に精通した人は理解できる。これは、スロットル弁４４
（図１）の位置を適当にすることによって車輪のスピン
制御を改善できる重要な特徴である。

【００４５】更に段階１１０で、現在の積分値ＩＴＥＲ
Ｍ０を、前回の計算サイクルのＩＴＥＲＭの記憶した値
（ＩＴＥＲＭ１）、引く、制御ゲイン定数Ｋｃ、掛け
る、別の制御ゲイン定数Ｋｉ、掛ける、現在のスリップ
誤差値（ＳＬＰＥＲ０）から成る項、に等しく設定す
る。

【００４６】次にＩＴＥＲＭ１の値を、現在のＩＴＥＲ
Ｍ値（ＩＴＥＲＭ０）に設定する。段階１０６で選択さ
れたゲインは、段階１１０で説明したＫｃ、Ｋｐ、Ｋ
ｄ、Ｋｉ定数に対応する。従って、ＰＴＥＲＭ、ＤＴＥ
ＲＭ、ＩＴＥＲＭはそれぞれＭｕ＿Ｅｓｔに影響を受け
る。

【００４７】ＩＴＥＲＭを時間で繰り返し計算したもの
は、スリップ誤差を時間の関数として積分したものに少
なくともほぼ比例することを、この技術に精通した人は
理解できる。ＩＴＥＲＭの値を積分するサイクル数は、
所望の積分の精度と個々の応用に従って変えることがで
きる。

【００４８】段階１１２で、ＥＥＣ５０は現在のスリッ
プ誤差信号（ＳＬＰＥＲ０）の値が０より小さいかどう
か決定する。０より小さければ、ｉＦＬＡＧ１を１に設
定して車輪スピン防止操作モードを開始する。ＳＬＰＥ
Ｒ０が０より小さくなく、かつｉＦＬＡＧ１が０であれ
ば、標準の操作を開始する。

【００４９】段階１１２は、質問を発する決定段階であ
る。図に、他の決定段階をいくつか示す。各決定段階
で、肯定の答をＹで示し、否定の答をＮで示す。

【００５０】段階１１４と１１６で示すように、ｉＦＬ
ＡＧ１が０であれば、ｉＦＬＡＧ１を１に設定し、かつ
ｉＦＬＡＧ２を０に設定する。更に変数ＩＴＥＲＭを車
両１０の加速ペダル（図示せず）の位置を示す変数ＤＦ
ＰＳに等しく設定する。

【００５１】図３の段階１１８で、ＥＥＣ５０はｉＦＬ
ＡＧ１が１かどうかを決定する。１でなければ、車両は
標準モードで操作中であり、変数ＤＦＰＳは段階１３８
でスロットル４４の位置を決定する値を設定するのに用
いる。言い換えると、標準操作モードでは、車両の運転
者が加速ペダルを動かすことによってスロットル４４の
スロットル角度を直接制御する。

【００５２】再び段階１１８でｉＦＬＡＧ１が１であれ
ば、ＭＫを、ＰＴＥＲＭとＩＴＥＲＭとＤＴＥＲＭの和
の値に設定する。これは、スロットル４４のスロットル
角度をＭｕ＿Ｅｓｔの値に依存させる重要な特徴であ
る。ＭＫは導体８０上の駆動信号となり、モータ４８
は、路面摩擦係数の推定値Ｍｕ＿Ｅｓｔの値の関数とし
てスロットル４４（図１）の角度を制御することができ
る。

【００５３】段階１２２で、スロットル角度位置（ＴＡ
Ｐ）をガスペダルと同等の位置と比較する。スロットル
角度位置はスロットル４４の角度である。この角度をＥ
ＥＣ５０に入力する。ガスペダルと同等の位置（ＤＦＰ
Ｓ）は、ＥＥＣ５０のメモリに記憶されている表に従っ
て、所望のスロットル角度位置と関連付けられる。

【００５４】ＤＦＰＳの各値に対して、上記表は所望の
スロットル４４の角度を表すスロットル角度位置の値を
発生し、運転者が操作している加速ペダルを必要なエン
ジン動力の位置にする。

【００５５】決定段階１２２の質問の答が肯定であれ
ば、スロットル角度の実際の設定は運転者が要求した動
力より大きいエンジン動力を必要とすることである。こ
の場合運転者はエンジン動力への要求をすでに減らして
いるので、車輪スピン防止モードにする必要はない。従
って、段階１２４でｉＦＬＡＧ１を０に設定する。

【００５６】段階１２６で、ＥＥＣ５０はＭｕ＿Ｅｓｔ
の値がＭｕ＿Ｌ１より大きいかどうかチェックする。Ｍ
ｕ＿Ｌ１の値は、図６でＭｕ氷−雪限界値として示され
ている。段階１２６の質問の答が否定であれば、車両は
氷の上にあると判断され、ＥＥＣ５０は段階１３０で急
速なスロットル閉止動作を以前に開始したかどうかを決
定する。

【００５７】ｉＦＬＡＧ２が０であれば、急速なスロッ
トル閉止動作は開始したことがないので、段階１３２で
それを実行する。急速なスロットル閉止動作の信号が導
体８０上に出て、モータ４８はスロットル４４を急速に
遊び位置まで閉じ、エンジントルクは急速に遊び値まで
減少する。これは、急速な車輪スピン条件を初めて検知
したときに車輪スピンを急速に減少させる重要な特徴で
ある。

【００５８】段階１３４で、ｉＦＬＡＧ２を１に設定
し、急速なスロットル閉止を実施したことを表す。これ
は、１回の操作サイクルで急速なスロットル閉止を１回
より多く行わないようにする重要な特徴である。急速な
スロットル閉止動作を短い期間に繰り返し行うとチャタ
リングや振動が起こるが、この特徴によりこれが防げる
ことが分かっている。

【００５９】段階１３６で、段階１０２と１１０で述べ
たＳＬＰＥＲ値を更新する。

【００６０】再び段階１２６で、車両が氷の上にないと
判断すると、段階１２８でｉＦＬＡＧ２を１に設定し、
急速なスロットル閉止動作は開始しない。

【００６１】段階１４０で、この望ましい実施態様の主
題である方法は一時的に終了する。しかし、操作が適切
なためには図２と図３に示す方法を実時間で繰り返し実
行しなければならないことを、この技術に精通している
人は理解できる。図２と図３の方法をほぼ２０ミリ秒毎
に実行すれば十分であることが分かっている。

【００６２】車両１０の走行中に路面の摩擦係数を推定
するため、ＥＥＣ５０は段階１０４を、図４に説明する
方法段階によって実行するようにプログラムされてい
る。段階２００で、駆動輪１４と１６に与えられるトル
クの量の少なくとも一つの推定値を表すトルク信号値を
ＥＥＣ５０のメモリのメモリ位置Ｔｏｒｑｕｅ＿Ｅｓｔ
ｉｍａｔｅｄに記憶する。

【００６３】トルク信号は、トルクセンサ７４かまたは
前に説明した型のトルクを推定するプログラムによって
発生することができる。ステアリングホイール２８の舵
取り角度を表す舵取り角度信号は舵取り角度変換器７０
で発生し、ＥＥＣ５０のメモリのメモリ位置Ｓｔｅｅｒ
ｉｎｇ＿Ａｎｇｌｅに記憶する。

【００６４】車輪の角速度を表す速度信号はセンサ６３
〜６６から受信し、ＥＥＣ５０のメモリに記憶する。Ｅ
ＥＣ５０は、標準操作中に車両１０の重量が駆動輪１４
と１６に与える力の推定値を表す荷重信号の値をメモリ
位置Ｌｏａｄに記憶する。

【００６５】ＥＥＣ５０は、センサ６３と６４から受信
した速度信号を平均して、駆動輪の角速度を表す第１速
度信号を発生する。ＥＥＣ５０は、センサ６５と６６か
らそれぞれ受信した速度信号の値を平均して、非駆動輪
の角速度を表す第２速度信号を発生する。

【００６６】段階２１０で、ＥＥＣ５０はトルク信号の
値、より正確には牽引力信号の値を荷重信号の値で割っ
て、車両１０の下の路面の摩擦係数の現在の推定値を推
定する。トルク信号と荷重信号は、メモリに記憶してい
る対応する値から発生する。

【００６７】割り算から得られた信号の値は、車両の下
の路面の摩擦係数の現在の一時的な推定値としてメモリ
位置Ｍｕ_tempに記憶する。

【００６８】Ｍｕ_temp値の計算は、段階２２０〜２７０
で説明するプログラムの他の動作部分によって処理した
後の、車両の下の路面の現在の摩擦係数の正確な推定値
を提供する重要な特徴である。

【００６９】段階２２０で、初期の摩擦係数値Ｍｕ₀を
ほぼ０．８〜０．９に設定する。望ましい実施態様の摩
擦係数の範囲は、０．０〜１．０である。

【００７０】段階２２０で、駆動輪と非駆動輪の間のス
リップの所定の値を表すスリップ限界信号Ｓ_Lを計算す
る。信号ＳL は、定数、足す、変換器７０からの舵取り
角度信号の値、掛ける、舵取り角度信号を舵取り可能な
車輪対１４と１６と前後軸１２との間の角度を表す車輪
角信号に変換する係数、に等しい。図１で、ステアリン
グホイール角は角Ｗａで示す。

【００７１】図４の段階２２０で、第１速度信号と第２
速度信号との差の絶対値を計算して車輪スリップ信号
（Ｓｌｉｐ）を発生する。従って、スリップ信号は駆動
輪と非駆動輪のスリップ量の測度である。段階２２０で
舵取り角度を使うことは、スリップ限界値の精度を増す
重要な特徴である。

【００７２】車両の運転者がステアリングホイールを回
すと、スリップ限界値は変る。駆動輪１４と１６によっ
て発生する牽引力は、角を曲がるとき（コーナリング）
には減少する。コーナリング中は、路面に対する車輪の
力は牽引力成分とコーナリング力成分に分解する。コー
ナリング中はスリップ限界信号の正しい値は増加し、段
階２２０でこれを計算する。

【００７３】段階２３０で、スリップ信号がスリップ限
界信号の値より大きければ、ＥＥＣ５０は第１決定信号
を発生する。スリップ信号の値がスリップ限界信号の値
より大きくなければ、段階２３０に示すようにＥＥＣ５
０は第２決定信号を発生する。

【００７４】第１決定信号に応答して段階２４０で、位
置Ｍｕ_tempに記憶されている摩擦係数の一時的な値をメ
モリ位置Ｍｕ_est、すなわち各処理サイクルの後の車両
１０の下の路面の摩擦係数の推定値を表す位置に転送す
る。これは摩擦係数の推定値の精度を実質的に向上する
重要な特徴である。

【００７５】スリップ信号の値がスリップ限界信号に関
して所定の範囲にあるときだけ、段階２１０で行った摩
擦係数の推定値は正確であることが経験的に分かってい
る。スリップ信号の値がスリップ限界信号より大きけれ
ば、一時的な摩擦係数の推定値は十分正確であって、前
に記憶した推定値（Ｍｕ_{Last- est}) を置き換えてよ
い。

【００７６】段階２５０に示すように、第２決定信号に
応答して、位置Ｍｕ_tempに記憶している一時的な摩擦係
数の推定値が前に記憶した摩擦係数の推定値（Ｍｕ
_{Last- es} _t) より大きければ、ＥＥＣ５０は第３の決定
信号を発生する。一時的な摩擦係数の推定値が前に記憶
した推定値（Ｍｕ_{Last- est}) より大きくなければ、Ｅ
ＥＣ５０は第４の決定信号を発生する。

【００７７】段階２６０に示すように、第２および第３
決定信号に応答して、記憶位置Ｍｕ_estの値は段階２１
０で計算した一時的な摩擦係数の推定値に等しく設定す
る。これは推定値の精度を向上させる重要な特徴であ
る。

【００７８】一時的な摩擦係数の推定値が増加中の場合
は、駆動輪と非駆動輪の間の車輪のスリップが不十分で
スリップ信号の値がスリップ限界信号の値より大きくな
らなくても、摩擦係数の実際の値は増加中であることが
経験的に分かっている。これらの条件は、車両が摩擦係
数の低い路面から摩擦係数の高い路面に移行するときに
起こり勝ちである。

【００７９】従って摩擦係数の実際の値は増加している
と仮定するのが妥当である。その結果段階２６０では、
実際の摩擦係数の新しい推定値として、直前に記憶した
値よりも大きい摩擦係数の一時的な値を用いる。

【００８０】段階２７０で示すように、第２および第４
決定信号に応答して、記憶位置Ｍｕ_estには、段階２１
０で計算した一時的な推定値ではなくて、前の摩擦係数
の推定値（Ｍｕ_{Last- est}) を引き続き記憶する。これ
は推定値の精度を増す重要な特徴である。

【００８１】駆動輪の非駆動輪に対するスリップが段階
２３０で述べた基準より下で、かつ一時的な摩擦係数の
推定値が前の推定値より大きくない場合は、車両の下の
路面の摩擦係数の実際値の推定値としては前の推定値が
最もよいことが経験的に分かっている。従って段階２７
０に示すように、位置Ｍｕ_estは前に記憶した推定値
（Ｍｕ_{Last- est}) 引き続き記憶する。

【００８２】ＥＥＣ５０は、図４に示す全ての段階を高
速で実行して最初に戻り、定期的に各段階を繰り返すよ
うプログラムされている。望ましい実施態様では、図４
に示す段階のサイクルは約２０ミリ秒毎に繰り返され
る。これは、車両の下の路面の摩擦係数の正確な推定値
を実時間で得るように十分高速の計算をする重要な特徴
である。

【００８３】図２に示す段階１０６を実行する方法の詳
細を、図５のフローチャートに示す。段階３１０で、Ｍ
ｕ＿Ｅｓｔが増加中であれば第１信号を発生し、Ｍｕ＿
Ｅｓｔが減少中であれば第２決定信号を発生する。図５
に示す他の段階は図６を参照すればよく理解できる。

【００８４】図６に示すように、車両１０の下の路面の
摩擦係数の値は、Ｍｕ氷−雪境界値とＭｕ雪−砂利境界
値によって、図示のように３領域に分かれる。氷領域の
値はＭｕ氷−雪境界値の左側であり、砂利領域の値はＭ
ｕ雪−砂利境界値の右側である。雪領域の値は上の２境
界値の間である。

【００８５】ＥＥＣ５０は四つの帯域値ＭｕＢ１、Ｍｕ
Ｂ２、ＭｕＢ３、ＭｕＢ４を記憶している。ＭｕＢ１と
ＭｕＢ２は、Ｍｕ氷−雪境界値から等距離にある。言い
換えると、図６に示すように値の範囲△Ｍｕ１と△Ｍｕ
２は等しく、従ってＭｕＢ１とＭｕＢ２はＭｕ氷−雪境
界値からそれぞれ上と下に等しい距離にある。

【００８６】図６に示すように、値の範囲△Ｍｕ３と△
Ｍｕ４は等しく、従ってＭｕＢ３とＭｕＢ４はＭｕ雪−
砂利境界値からそれぞれ上と下に等しい距離にある。図
６に示す値は、ＥＥＣ５０がチャタリングなしにスロッ
トル４４を制御できる重要な特徴である。

【００８７】図５の段階３１４で、Ｍｕ＿Ｅｓｔ値がＭ
ｕＢ２値より大きくなければ、段階３２４で氷用のフィ
ードバックゲインを選択する。段階３１８で、Ｍｕ＿Ｅ
ｓｔ値がＭｕＢ４値より大きくて、かつ決定ブロック３
１４の答が肯定であれば、段階３２２で砂利用のフィー
ドバックゲインを選択する。Ｍｕ＿Ｅｓｔ値がＭｕＢ４
値より大きくなくて、かつ決定ブロック３１４の答が肯
定であれば、段階３２０で雪用のフィードバックゲイン
を選択する。

【００８８】段階３１２で、Ｍｕ＿Ｅｓｔ値がＭｕＢ３
値より小さくなければ、段階３２２で砂利用のフィード
バックゲインを選択する。決定ブロック３１２の答が肯
定であれば、決定ブロック３１６に入る。段階３１６
で、Ｍｕ＿Ｅｓｔ値がＭｕＢ１値より小さければ、段階
３２４で氷用のフィードバックゲインを選択する。

【００８９】段階３１６で、Ｍｕ＿Ｅｓｔ値がＭｕＢ１
値より小さくなければ、段階３２０で雪用のフィードバ
ックゲインを選択する。図５に示す操作方法は、チャタ
リングなしにスロットル４４を滑らかに制御できる重要
な特徴である。

【００９０】図５の段階３２０、３２２、３２４で述べ
た各ゲインは、図２の段階１１０で項Ｋｃ、Ｋｐ、Ｋ
ｄ、Ｋｉとして触れている。これは、段階１２０（図
３）で、車両１０の下の路面の摩擦係数に比例する各種
の路面条件に対するゲインの関数である値にＭＫ項を設
定できる重要な特徴である。

【００９１】以上詳細に述べたこの発明の各種の望まし
い型すなわち実施態様は、この発明の単なる例示であ
る。この発明の真の精神と範囲から逸脱することなく、
この発明の各種の特徴と要素を変更、追加、代替できる
ことは、この技術に精通した人は理解できる。特許請求
の範囲は、この発明の真の範囲と精神を含むものであ
る。

【図面の簡単な説明】

以下の図面に関連してこの発明のいくつかの望ましい実
施態様を詳細に説明する。図面中、全ての図の所定の対
象に対して同じ参照番号を用いる。

【図１】この発明の望ましい形態を適用してよい例示的
な自動車の車台の部分的な略図。

【図２】駆動輪のスピンを制御するためのこの発明の望
ましい実施態様に関連して動作する、例示的な制御器の
操作を示す流れ図。

【図３】駆動輪のスピンを制御するためのこの発明の望
ましい実施態様に関連して動作する、例示的な制御器の
操作を示す流れ図。

【図４】図２に示す段階の一つの詳細を示す流れ図。

【図５】図２に示す別の段階の詳細を示す流れ図。

【図６】図５に示す段階に用いられる摩擦係数の各種の
値を示す図。

【符号の説明】

１０車両１２前後軸１４，１６駆動輪１８，２０非駆動輪２２共通軸２６舵取り装置２８ステアリングホイール３０舵取り柱３２舵取りリンク３４前軸３６，３７半車軸４０エンジン４２燃料システム４４スロットル４５スロート４６吸気マニホールド４７角度変換器４８電気モータ５０エンジン制御器６３，６４，６５，６６車輪速度センサ７０舵取り角度変換器７４トルクセンサ７８出力ポート８０導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クレイグジェイ．シモンズアメリカ合衆国ミシガン州ディアボーン, クリーブランド 22264 (72)発明者リー − フェイチェンアメリカ合衆国ミシガン州アンアーバー，ナンバー 302，フィールドクレストストリート 127

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路面上を走行し、非駆動輪と、エンジン
トルクを最大トルク値から遊びトルク値まで変化させる
燃料システムを備えるエンジンとを含む車両の駆動輪の
スピンを制御する方法であって、前記車両の前記路面の牽引力特性の値の少なくとも一つ
の推定値を表す特性信号を発生し、前記特性信号の値が増加していれば第１決定信号を発生
し、前記特性信号の値が減少していれば第２決定信号を発生
し、前記路面の牽引力特性の値の第１範囲と、前記第１範囲
の値より大きい値を持つ前記牽引力特性の値の第２範囲
との間の第１境界値を表す第１境界信号を発生し、前記第１境界値より小さい第１の所定の帯域値を持つ第
１帯域信号を発生し、前記第１帯域値より大きい第２の所定の帯域値を持つ第
２帯域信号を発生し、前記特性信号、第１決定信号、第２決定信号、第１帯域
信号、第２帯域信号の間の所定の関係に依存する値を持
つ駆動信号を発生し、前記駆動信号に応答して前記エンジントルクを変えて、
前記駆動輪のスピンを制御してチャタリングを減少させ
る、段階の組合わせを含む方法。
【請求項２】前記駆動信号を発生する段階は、前記特性信号の値が値の前記第１範囲内に入るときは初
期制御信号を発生し、前記初期制御信号に応答して、前記エンジントルクを前
記遊びトルク値に減少させるように前記駆動信号の値を
調整し、操作サイクル中は前記エンジントルクを限定した回数だ
け前記遊びトルク値に減少させるように前記初期制御信
号の発生を不能にする、段階を含む、請求項１記載の方
法。
【請求項３】前記初期制御信号を発生する段階は、前記特性信号の値を前記第１境界信号の値と比較し、前記特性信号の値が前記第１境界信号の値より小さけれ
ば前記初期制御信号を発生する、段階を含む、請求項２
記載の方法。
【請求項４】前記限定した回数は１である、請求項３
記載の方法。
【請求項５】前記値の第２範囲と、値が前記第２範囲
より大きい値の前記牽引力特性の値の第３範囲との間の
境界値を表す第２境界信号を発生し、前記第２境界値より小さい第３の所定の帯域値を持つ第
３帯域信号を発生し、前記第２帯域値より大きい第４の所定の帯域値を持つ第
４帯域信号を発生し、前記特性信号が前記第２帯域信号より小さい値であれ
ば、前記第１決定信号に応答して値の第１範囲に対応す
る第１制御信号を発生し、前記特性信号が前記第２の所定の帯域値より大きい値で
あり、かつ前記第４の所定の帯域値より小さい値であれ
ば、前記第１決定信号に応答して値の前記第２範囲に対
応する第２制御信号を発生し、前記特性信号が前記第２の所定の帯域値より大きい値で
あり、かつ前記第４の所定の帯域値より大きい値であれ
ば、前記第１決定信号に応答して値の前記第３範囲に対
応する第３制御信号を発生し、前記第１、第２、第３制御信号の一つの値から少なくと
も部分的に前記駆動信号を計算する、段階を更に含む、
請求項１記載の方法。
【請求項６】前記特性信号が前記第３の所定の帯域値
より小さい値であり、かつ前記第１の所定の帯域値より
小さい値であれば、前記第２決定信号に応答して値の前
記第１範囲に対応する第４制御信号を発生し、前記特性信号が前記第３の所定の帯域値より小さい値で
あり、かつ前記第１の所定の帯域値より大きい値であれ
ば、前記第２決定信号に応答して値の前記第２範囲に対
応する第５制御信号を発生し、前記特性信号が前記第３の所定の帯域値より大きい値で
あれば、前記第２決定信号に応答して値の前記第３範囲
に対応する第６制御信号を発生し、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６制御信号の一
つの値から少なくとも部分的に前記駆動信号を計算す
る、段階を更に含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】値の前記第１範囲は氷の牽引力特性を表
し、値の前記第２範囲は雪の牽引力特性を表し、値の第
３範囲は砂利の牽引力特性を表す、請求項６記載の方
法。
【請求項８】前記第１境界信号の値と前記第１の所定
の帯域値との絶対差は、前記第１境界信号の値と前記第
２の所定の帯域値との絶対差に実質的に等しい、請求項
７記載の方法。
【請求項９】前記第２境界信号の値と前記第３の所定
の帯域値との絶対差は、前記第２境界信号の値と前記第
４の所定の帯域値との絶対差に実質的に等しい、請求項
７記載の方法。
【請求項１０】前記第４の所定の帯域値は前記第３の
所定の帯域値より大きく、前記第３の所定の帯域値は前
記第２の所定の帯域値より大きく、前記第２の所定の帯
域値は前記第１の所定の帯域値より大きい、請求項９記
載の方法。
【請求項１１】路面上を走行し、非駆動輪と、エンジ
ントルクを最大トルク値から遊びトルク値まで変化させ
る燃料システムを備えるエンジンとを含む車両の駆動輪
のスピンを制御する方法であって、前記車両の前記路面の牽引力特性の値の少なくとも一つ
の推定値を表す特性信号を発生し、前記特性信号の値の第１範囲に対する前記特性信号の値
に依存し、かつ前記特性信号の第２範囲に対する前記特
性信号の値とは独立した値を持つ駆動信号を発生し、前記駆動信号に応答して前記エンジントルクを変えて前
記駆動輪のスピンを制御する、段階の組合わせを含む方
法。
【請求項１２】特性信号を発生する前記段階は、前記駆動輪に与えたトルクすなわち牽引力の量の少なく
とも一つの推定値を表すトルク信号を発生し、前記駆動輪に与えた重量の少なくとも一つの推定値を表
す荷重信号を発生し、前記トルク信号の値を前記荷重信号の値で割る、段階を
含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】前記駆動信号を発生する段階は、前記駆動輪の角速度を表す第１速度信号を発生し、前記非駆動輪の角速度を表す第２速度信号を発生し、前記第１速度信号、前記第２速度信号、前記特性信号の
値に応答してスリップ誤差信号を発生し、前記スリップ誤差信号の微分と前記特性信号の値に従っ
てスリップ誤差微分信号を発生し、前記スリップ誤差信号の所定の時間にわたる積分と前記
特性信号の値に従う、スリップ誤差積分信号を発生し、前記スリップ誤差信号、前記スリップ誤差微分信号、前
記スリップ誤差積分信号に応答して前記駆動信号の値を
調整する、段階を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】前記駆動信号を発生する段階は、前記牽引力特性の値の第１範囲に対応するゲイン値の第
１組を記憶し、前記牽引力特性の値であってそのいくつかは前記第１範
囲の値より大きい値の第２範囲に対応するゲイン値の第
２組を記憶し、前記牽引力特性の値であってそのいくつかは前記第２範
囲の値より大きい値の第３範囲に対応するゲイン値の第
３組を記憶し、前記特性信号の値に依存する前記ゲイン値の一つを選択
し、前記ゲイン値の選択された一つに依存して前記駆動信号
の値を計算する、段階を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】前記スリップ誤差信号を発生する段階
は、前記ゲイン値の前記選択された一つと、前記第１お
よび第２速度信号の差に比例する値とを掛け算する段階
を含み、前記スリップ誤差微分値信号を発生する段階は、前記ゲ
イン値の前記選択された一つと、前記スリップ誤差信号
の微分に比例する値とを掛け算する段階を含み、前記スリップ誤差積分値信号を発生する段階は、前記ゲ
イン値の前記選択された一つと、前記スリップ誤差信号
の所定の時間にわたる積分に比例する値とを掛け算する
段階を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】前記スリップ誤差信号を発生する段階
は、前記駆動輪の角速度と前記非駆動輪の角速度の差に比例
するスリップ信号を発生し、前記牽引力特性の値の前記範囲に対応し、かつ前記駆動
輪と前記非駆動輪の角速度の所望の差に比例する、所望
のスリップ信号を定義し、前記スリップ信号の値と前記所望のスリップ信号の値の
差に比例する前記スリップ誤差信号を発生する、段階を
含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】前記駆動信号を発生する段階は、前記特性信号の値の前記第１範囲内に入るときは初期制
御信号を発生し、前記初期制御信号に応答して、前記エンジントルクを前
記遊びトルク値に減少させるように前記駆動信号の値を
調整し、前記スリップ誤差信号、前記スリップ微分信号、前記ス
リップ誤差積分信号に応答して、前記駆動信号の値を調
整する前記段階を不能にし、操作サイクル中に前記エンジントルクを限定した回数だ
け前記遊びトルク値に減少させるように前記初期制御信
号の発生を不能にする、段階を含む、請求項１４記載の
方法。
【請求項１８】前記限定した回数は１である、請求項
１７記載の方法。
【請求項１９】値の前記第１範囲と値の前記第２範囲
の間の第１境界値を表す第１境界信号を発生する段階を
更に含み、前記初期制御信号を発生する段階は、前記特性信号の値を前記第１境界信号の値と比較し、前記特性信号の値が前記第１境界信号の値より小さけれ
ば前記初期制御信号を発生する、段階を含む、請求項１
７記載の方法。
【請求項２０】値の前記第１範囲は氷の牽引力特性を
表し、値の前記第２範囲は雪の牽引力特性を表し、値の
第３範囲は砂利の牽引力特性を表す、請求項１４記載の
方法。