JP2014113955A - 車両状態判定装置及び車両挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が非牽引車両を牽引して走行している牽引状態か否かを精度良く判定できる車両状態判定装置及び車両挙動制御装置を提供する。
【解決手段】車両状態判定装置、すなわちＥＣＵ１の牽引状態判定部１１は、車両１０の駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、車両１０が被牽引車両５０を牽引して走行している牽引状態か否かを判定する。これにより、車両が牽引状態か否かを精度良く判別することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両状態判定装置及び車両挙動制御装置に関する。

車両がトレーラ（被牽引車両）を牽引して走行する際に、トレーラが横方向に振動し、この横方向の振動力が車両に伝達されて、車両が揺動する場合がある。このような揺動（トレーラスウェイ）の発生時に、エンジンなどの動力源からの出力トルクを低減したり、車両の各車輪に独立した制動力を印加することによって、牽引車両の揺動を抑制するための制御、いわゆるトレーラスウェイ制御（Ｔｒａｉｌｅｒ Ｓｗａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＴＳＣ）が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００９−１０１９９４号公報

ここで、急なハンドル操作時や滑りやすい路面を走行中に車両に横滑りが発生した際に、エンジンなどの動力源や各車輪の個別に制動力を与えるブレーキなどの制動装置を制御して、車両の横滑りを低減する挙動安定化制御（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＥＳＣ）も知られている。

ＴＳＣ及びＥＳＣは、車両の横方向の摂動発生に応じて車両の動力源や制動装置を制御する点で共通するため、ＴＳＣ及びＥＳＣの開始条件を同時に満たす状況が起こりうる。このとき、ＴＳＣ及びＥＳＣのどちらを優先的に作動させるかによって、車両挙動に悪影響が出る虞がある。例えば、実際には車両がトレーラを牽引していない状況にも関わらず、牽引時に実施するＴＳＣの開始条件を満たす摂動を検知する場合が考えられる。このときＴＳＣを作動させると、本来作動すべきＥＳＣを作動することができず、ＴＳＣにより不要な減速度が車両に発生する状況が考えられる。

したがって、車両の走行状態に応じて、ＴＳＣとＥＳＣのどちらを優先的に作動させるかを好適に切り替えることができるのが望ましい。これを実現するためには、車両に発生する摂動が、トレーラスウェイによるものなのか、または、車両の横滑りによるものなのかを精度良く判別できることが望ましい。すなわち、車両がトレーラを牽引して走行している牽引状態か否かを精度良く判別できることが望ましい。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、車両が非牽引車両を牽引して走行している牽引状態か否かを精度良く判定できる車両状態判定装置及び車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本実施形態に係る車両状態判定装置は、車両の駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、前記車両が被牽引車両を牽引して走行している牽引状態か否かを判定することを特徴とする。

また、上記の車両状態判定装置は、前記タイヤ駆動力が所定値以上のときに、前記タイヤ駆動力の過去値及び現在値を用いて前記タイヤ駆動力を更新し、前記スリップ率の過去値及び現在値を用いて前記スリップ率を更新して、更新した前記タイヤ駆動力及び前記スリップ率の関係に基づいて、前記牽引状態の判定を行うことが好ましい。

また、上記の車両状態判定装置は、前記車両が、前記駆動輪のスリップ発生時に前記車両の動力源または制動装置を個別に制御してスリップを低減するためのトラクション制御を実行可能であり、前記トラクション制御を実行中には、前記牽引状態の判定を行なわないことが好ましい。

同様に、上記課題を解決するために、本実施形態に係る車両挙動制御装置は、上記の車両状態判定装置と、車両の動力源と、前記車両の各車輪に独立して制動力を付与する制動装置と、を備え、前記車両の揺動を抑制するために前記動力源または前記制動装置を制御するトレーラスウェイ制御を実行可能であり、前記車両状態判定装置が、前記車両が被牽引車両を牽引して走行している前記牽引状態であることを判定し、かつ、前記車両が前記トレーラスウェイ制御の開始条件を満たすとき、前記トレーラスウェイ制御を実行することを特徴とする。

また、上記の車両挙動制御装置は、前記車両の横滑りを抑制するために前記動力源または前記制動装置を制御する挙動安定制御を実行可能であり、前記車両状態判定装置が、前記車両が前記牽引状態でないことを判定し、かつ、前記車両が前記挙動安定制御の開始条件を満たすとき、前記挙動安定制御を実行することが好ましい。

また、上記の車両挙動制御装置は、前記車両状態判定装置が、前記車両が前記牽引状態であることを判定し、前記車両が前記トレーラスウェイ制御の開始条件を満たしておらず、かつ、前記車両が前記挙動安定制御の開始条件を満たすとき、前記挙動安定制御を実行することが好ましい。

本発明に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置は、車両が非牽引車両を牽引して走行している牽引状態か否かを精度良く判定できるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置を適用した車両の構成の一例を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置の構成を示す機能ブロックである。 図３は、車両の牽引時及び非牽引時における駆動輪の接地荷重を示す図である。 図４は、車両の駆動輪のスリップ率に対する駆動輪のタイヤ駆動力の特性曲線を示す図である。 図５は、車両の加速度と駆動輪のスリップ率との特性を示す図である。 図６は、本実施形態にて実施されるＴＳＣ／ＥＳＣ選択制御を示すフローチャートである。 図７は、実施形態の変形例にて実施されるＴＳＣ／ＥＳＣ選択制御を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

［実施形態］
図１，２を参照して、本実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置を適用した車両の構成の一例を示す模式図であり、図２は、本実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置の構成を示す機能ブロックである。

本実施形態の車両状態判定装置及び車両挙動制御装置は、車両１０に搭載される。車両１０には、機関や回転電機等の動力源２０が設けられている。この車両１０は、その動力源２０の動力を駆動輪に駆動力として伝達して走行する。図１に示す車両１０は、後輪を駆動輪とする後輪駆動の車両を例示している。また、車両１０は、その後方にトレーラ（非牽引車両）５０を連結し、トレーラ５０を牽引して走行することができる。

この車両１０には、その走行中の車両１０を停止又は減速させる制動装置が用意されている。その制動装置は、夫々の車輪Ｗ_ＦＬ，Ｗ_ＦＲ，Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲに対して個別の大きさで目標制動トルク（目標制動力）を発生させることができるよう構成されている。ここでは、ブレーキ液圧の力を利用して係合要素間に摩擦力を発生させ、これにより車輪Ｗ_ＦＬ，Ｗ_ＦＲ，Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲに目標制動トルクを発生させるものについて例示する。

この制動装置は、ブレーキ液の油圧で各車輪Ｗ_ＦＬ，Ｗ_ＦＲ，Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲに制動トルクを作用させる制動部３１と、この制動部３１への供給油圧を車輪Ｗ_ＦＬ，Ｗ_ＦＲ，Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲ毎に制御可能な油圧アクチュエータとしての油圧制御部３２と、を備える。その油圧制御部３２は、ブレーキペダル３５の操作量に応じたマスタシリンダ圧をそのまま出力することも可能であり、そのマスタシリンダ圧を電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１の指令に応じて増減させて出力することも可能である。つまり、各車輪Ｗ_ＦＬ，Ｗ_ＦＲ，Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲに発生させる目標制動トルクは、運転者のブレーキペダル３５の操作量に応じて演算されたもの、ＥＣＵ１の演算により決められたもの等がある。尚、ブレーキペダル３５の操作量は、ペダル開度センサ等のブレーキ操作量の検出装置４１によって検出され、電子制御装置１に送信される。

この車両１０には、そのブレーキ操作量の検出装置４１に加えて、操舵角センサ４２等の各種車両操作情報の検出装置が設けられている。この操舵角センサ４２は、ステアリングホイール５１の実際の操舵角δを検出するセンサである。

また、この車両１０には、車速センサ４３、車輪速センサ４４、ヨーレートセンサ４５、前後加速度センサ４６、横加速度センサ４７等の各種車両走行情報の検出装置が設けられている。車速センサ４３は、例えば図示しない変速機の出力軸の回転角を検出するセンサである。車輪速センサ４４は、車輪Ｗ_ＦＬ，Ｗ_ＦＲ，Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲ毎に用意され、対象車輪の車輪速を検出する。ＥＣＵ１は、その出力軸の回転角や車輪速に基づいて車体速度Ｖ_ｘの推定を行う。ヨーレートセンサ４５は、車両重心位置を中心とする実際のヨーレートγを検出するセンサである。前後加速度センサ４６は、車両重心位置において車両前後方向に働く実際の前後加速度Ｇｘを検出するセンサである。横加速度センサ４７は、車両重心位置において車両横方向に働く実際の横加速度Ｇｙを検出するセンサである。

ＥＣＵ１は、車両１０内のセンサ類から入力される各種情報に基づいて、車両１０の各部の制御を行う。特に本実施形態では、ＥＣＵ１は、動力源２０及び制動装置（油圧制御部３２）に接続され、動力源２０または油圧制御部３２を適宜作動させることでＴＳＣ及びＥＳＣを実行することができる。ＴＳＣ（トレーラスウェイ制御）は、トレーラ５０を牽引して走行している車両１０に揺動（トレーラスウェイ）が発生した際に、車両１０の動力源２０からの出力トルクを低減したり、車両１０の制動装置により車両１０の各車輪に独立した制動力を印加することによって、車両１０の揺動を抑制するための制御である。また、ＥＳＣ（挙動安定化制御）は、急なハンドル操作時や滑りやすい路面を走行中に車両１０に横滑りが発生した際に、車両１０の動力源２０や各車輪の個別に制動力を与える制動装置を制御して、車両１０の横滑りを低減する制御である。また、ＥＣＵ１は、車両１０がトレーラ５０を牽引して走行している牽引状態か否かを判別して、牽引状態に応じてＴＳＣまたはＥＳＣのいずれかを優先的に実施するよう選択することができる。これらを実行可能とするため、ＥＣＵ１は、図２に示すように、牽引状態判定部１１、ＴＳＣ実行部１２、及びＥＳＣ実行部１３の各機能を実現するよう構成されている。

牽引状態判定部１１は、車両１０の走行状態に基づき、車両１０がトレーラ５０を牽引して走行している牽引状態か否かを判定する。ここで、図３〜５を参照して、牽引状態判定部１１が具体的にどのように牽引状態を判定するかについて説明する。図３は、車両の牽引時及び非牽引時における駆動輪の接地荷重を示す図であり、図４は、車両の駆動輪のスリップ率に対する駆動輪のタイヤ駆動力の特性曲線を示す図であり、図５は、車両の加速度と駆動輪のスリップ率との特性を示す図である。

図３中の（ａ）で示す領域は、車両１０がトレーラ５０を牽引して走行している牽引時における駆動輪の接地荷重Ｗを示す図であり、（ｂ）で示す領域は、車両１０がトレーラ５０を牽引しないで走行している非牽引時における駆動輪の接地荷重Ｗを示す図である。図３の例では、車両１０の重量はｍであり、牽引時、非牽引時ともに、重量Ｍの積載物を積載しているものとする。ただし積載物は、牽引時にはトレーラ５０に積載され、非牽引時には車両１０内に積載されているものとする。

図３の（ａ）に示すように、牽引時には、トレーラ５０に積載された積載物による荷重は、その大半がトレーラの車輪に加わり、連結部を介して車両１０の駆動輪には荷重の一部のみが加わる。例えば積載物の荷重の１０％が車両１０の駆動輪に伝わると仮定すると、牽引時における駆動輪の接地荷重Ｗは、車両１０の重量ｍと積載物重量Ｍの１０％分の和（Ｗ＝ｍ＋０．１Ｍ）として算出することができる。

一方、図３の（ｂ）に示すように、非牽引時には、車両１０に積載された積載物による荷重は、すべて車両１０の駆動輪に伝わる。したがって、非牽引時における駆動輪の接地荷重Ｗは、車両１０の重量ｍと積載物の重量Ｍとの和（Ｗ＝ｍ＋Ｍ）として算出することができる。つまり、牽引時及び非牽引時において同じ重量の積載物を積載した場合、車両１０の駆動輪の接地荷重Ｗは、非牽引時の方が牽引時より大きい傾向がある。

ここで、駆動輪におけるスリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆとの関係を考える。なお、本実施形態で用いる「タイヤ駆動力」とは、タイヤと路面との接触部にてタイヤから路面に伝達される力であり、車両１０を進行方向に移動させるための駆動力と、車両１０を減速／停止させるための制動力とを含むものと定義することができる。タイヤ駆動力Ｆは、タイヤの接地荷重Ｗと、タイヤと路面との間の摩擦係数μの積により表すことができる（Ｆ＝μ×Ｗ）。

図４に、車両１０の駆動輪のスリップ率に対する駆動輪のタイヤ駆動力の特性曲線（所謂μ−Ｓ特性）を示す。図４に示すように、μ−Ｓ特性は、スリップ率Ｓが比較的小さい領域では、スリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆとの関係はほぼ線形である。そして、このような線形関係の領域よりスリップ率Ｓが比較的大きい領域では、スリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆとの関係は非線形となり、タイヤ駆動力Ｆは、スリップ率Ｓの増加に伴い一旦増加した後に減少に転じる。

ここで図４のμ−Ｓ特性の線形関係の部分に注目すると、図４に示すように、駆動輪と路面との間の摩擦係数μが同一条件の場合には、接地荷重Ｗが大きいほど傾きが大きくなる傾向となる。言い換えると、接地加重Ｗが比較的大きい非牽引時のμ−Ｓ特性の傾きは、接地荷重Ｗが非牽引時より小さくなる牽引時のμ−Ｓ特性よりも、大きくなる。同一のタイヤ駆動力Ｆ_１を発生させた場合に、非牽引時における駆動輪のスリップ率Ｓ_１は、牽引時におけるスリップ率Ｓ_２より小さくなる。

したがって、スリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆとがほぼ線形関係となる、スリップ率Ｓが比較的小さい領域では、図４に点線で示す所定の傾きを有する直線Ｓ＝εＦ(εは定数)によって、牽引時のμ−Ｓ特性と、非牽引時のμ−Ｓ特性とを区分することができる。つまり、図４において直線Ｓ＝εＦより下方の領域、すなわちＳ＞εＦ（Ｓ／Ｆ＞ε）を満たす領域に、スリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆから成るデータがプロットされる場合には、車両１０が牽引状態であると判断することができる。一方、直線Ｓ＝εＦより上方の領域、すなわちＳ＜εＦ（Ｓ／Ｆ＜ε）を満たす領域に、スリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆから成るデータがプロットされる場合には、車両１０が非牽引状態であると判断することができる。

ところで、タイヤ駆動力Ｆは、車両１０の重量ｍと加速度Ａを用いてＦ＝ｍＡとも表現することができる。したがって、タイヤ駆動力Ｆと加速度Ａとは相対的な関係にある。したがって、加速度Ａとスリップ率Ｓとの関係も、図４のμ−Ｓ特性と同様となる。図５に、車両１０の加速度Ａに対する駆動輪のスリップ率Ｓの特性（「Ａ−Ｓ特性」と記載する）を示す。図５に示すように、接地加重Ｗが比較的大きい非牽引時におけるＡ−Ｓ特性の傾きは、接地荷重Ｗが非牽引時より小さくなる牽引時のＡ−Ｓ特性の傾きよりも、小さくなる。同一の加速度Ａ_１を発生させた場合に、非牽引時における駆動輪のスリップ率Ｓ_１´は、牽引時におけるスリップ率Ｓ_２´より小さくなる。

したがって、図５のＡ−Ｓ特性においても、図４のμ―Ｓ特性と同様に、図５に点線で示す所定の傾きを有する直線Ｓ＝ε´Ａ(ε´は定数)によって、牽引時のＡ−Ｓ特性と、非牽引時のＡ−Ｓ特性とを区分することができる。つまり、図５において直線Ｓ＝ε´Ａより上方の領域、すなわちＳ＞ε´Ａ（Ｓ／Ａ＞ε´）を満たす領域に、スリップ率Ｓと加速度Ａから成るデータがプロットされる場合には、車両１０が牽引状態であると判断することができる。一方、直線Ｓ＝ε´Ａより下方の領域、すなわちＳ＜ε´Ａ（Ｓ／Ａ＜ε´）を満たす領域に、スリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆから成るデータがプロットされる場合には、車両１０が非牽引状態であると判断することができる。

本実施形態では、図３〜５を参照して説明した理論に基づき、牽引状態判定部１１は、車両１０の駆動輪のスリップ率Ｓとタイヤ駆動力Ｆとの関係が、図４のグラフの直線Ｓ＝εＦより下方の領域に含まれるとき、すなわちスリップ率Ｓ／タイヤ駆動力Ｆ＞εを満たすときに、車両１０が牽引状態であると判定するよう構成されている。

図２に戻り、ＴＳＣ実行部１２は、動力源２０及び油圧制御部３２を制御して、トレーラスウェイ制御（ＴＳＣ）を実行する。ＴＳＣ実行部１２は、牽引状態判定部１１によって車両１０が牽引状態で走行中と判定された場合に、ＥＳＣ実行部１３より優先して実行される。ＴＳＣ実行部１２は、まず現在の車両１０の走行状態が所定のＴＳＣ実施条件を満たすか否かを確認する。そして、この実施条件を満たしていると判定した場合には、ＴＳＣ実行部１２は、ＴＳＣを作動させる。具体的には、車両１０の揺動の振幅に応じて、この揺動を低減するために必要な動力源２０または油圧制御部３２の制御量を算出し、算出した制御量に基づき動力源２０または油圧制御部３２を制御する。

また、ＴＳＣ実行部１２は、現在の車両１０の走行状態がＴＳＣ実施条件を満たしていないと判定した場合には、ＴＳＣを作動させずにその旨をＥＳＣ実行部１３に出力する。

ＥＳＣ実行部１３は、動力源２０及び油圧制御部３２を制御して、挙動安定化制御（ＥＳＣ）を実行する。ＥＳＣ実行部１３は、牽引状態判定部１１によって車両１０が牽引状態でない、すなわちトレーラ５０を牽引せずに自車両のみで走行中と判定された場合に、ＴＳＣ実行部１２より優先して実行される。ＥＳＣ実行部１３は、まず現在の車両１０の走行状態が所定のＥＳＣ実施条件を満たすか否かを確認する。そして、この実施条件を満たしていると判定した場合には、ＥＳＣ実行部１３は、ＥＳＣを作動させる。具体的には、車両１０の横滑り量に応じて、横滑りを低減するために必要な動力源２０または油圧制御部３２の制御量を算出し、算出した制御量に基づき動力源２０または油圧制御部３２を制御する。

また、ＥＳＣ実行部１３は、先にＴＳＣ実行部１２がＴＳＣ実施条件を確認した結果、現在の車両１０の走行状態がＴＳＣ実施条件を満たしていないと判定した場合にも、その旨がＴＳＣ実行部１２から入力されるのに応じて、ＥＳＣ実施条件を判定して、実施条件が成立する場合にはＥＳＣを実行することができる。

ＥＣＵ１は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びインターフェースなど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である。上述したＥＣＵ１の各機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで車両内の各種装置を動作させると共に、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

なお、ＥＣＵ１の牽引状態判定部１１、ＴＳＣ実行部１２、及びＥＳＣ実行部１３が、本実施形態に係る車両挙動制御装置として機能し、車両の各種センサ類から入力される車両の走行状態を示す情報に基づいて、動力源２０または油圧制御部３２を適宜作動させることで、車両の挙動を制御することができる。また、ＥＣＵ１の各機能のうち、牽引状態判定部１１が、本実施形態に係る車両状態判定装置として機能し、車両の各種センサ類から入力される情報に基づいて、車両の状態を判定することができる。

次に、図６を参照して、本実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置の動作を説明する。図６は、本実施形態にて実施されるＴＳＣ／ＥＳＣ選択制御を示すフローチャートである。図６に示す制御フローは、ＥＣＵ１により例えば所定周期ごとに実施される。

ステップＳ１０１では、駆動輪のタイヤ駆動力が所定値αより大きいか否かが判定される。タイヤ駆動力は、例えば、動力源２０から出力される動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置のギヤ比と、動力源２０の出力トルクとを乗算することで算出することができる。ステップＳ１０１の判定の結果、タイヤ駆動力が所定値αより大きい場合には（Ｓ１０１のＹｅｓ）、車両の運転者が加速したいと意図しているものと判断できるので、ステップＳ１０２に移行し、そうでない場合（Ｓ１０１のＮｏ）には、ステップＳ１０４に移行する。

なお、ステップＳ１０１の判定は、車両の運転者が加速したいと意図していることを判別するためのパラメータの一例としてタイヤ駆動力を例示したものであり、タイヤ駆動力と連動して変化するエンジントルク（動力源２０の出力トルク）、スロットル開度、前後加速度Ｇｘなどの他のパラメータをタイヤ駆動力の代わりに適用してもよい。これらのタイヤ駆動力の代わりにステップＳ１０１の判定に適用できる情報は、タイヤ駆動力と連動して変化し、タイヤ駆動力の大きさを把握することができる情報である。本実施形態では「タイヤ駆動力」という用語に、これらのタイヤ駆動力の代わりに適用できる情報も包含するものとする。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１の条件成立時からの平均タイヤ駆動力が算出される。平均タイヤ駆動力は、例えば、ステップ１０１にて駆動輪のタイヤ駆動力が所定値αより大きいと判定された時点からのタイヤ駆動力の平均値である。言い換えると、平均タイヤ駆動力は、タイヤ駆動力の過去値及び現在値を用いて、本ステップで最新のものに更新される。ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ１０３に移行する。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１の条件成立時からの平均後輪（駆動輪）スリップ率が演算される。平均後輪（駆動輪）スリップ率は、ステップ１０１にて駆動輪のタイヤ駆動力が所定値αより大きいと判定された時点からの、駆動輪である後輪一方または両方のスリップ率の時間平均である。言い換えると、平均後輪スリップ率は、後輪スリップ率の過去値及び現在値を用いて、本ステップで最新のものに更新される。後輪スリップ率は、例えば下記の式で算出できる。
後輪スリップ率＝（後輪回転速度×車輪半径−車体速度）／車体速度
ここで、車体速度（Ｖｘ）は、車速センサ４３の計測値に基づき算出してもよいし、転動輪である前輪の車輪速を車輪速センサ４４から取得し、この車輪速と回転速度と車輪半径とを乗算したものを用いてもよい。ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１にて駆動輪のタイヤ駆動力が所定値α以下と判定された場合に、車体速度が０でない（車体速度≠０）か否かが判定される。判定の結果、車体速度が０でない場合には（ステップＳ１０４のＹｅｓ）ステップＳ１０７に移行し、そうでない場合、すなわち車体速度が０である場合には（ステップＳ１０４のＮｏ）ステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１にて駆動輪のタイヤ駆動力が所定値α以下であり、かつ、ステップＳ１０４にて車体速度が０であると判定され、車両１０の走行が停止したものと判断できるので、平均タイヤ駆動力がリセットされる。ステップＳ１０５の処理が完了するとステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５に引き続き平均後輪スリップ率がリセットされる。ステップＳ１０６の処理が完了するとステップＳ１０１に戻り制御フローを継続する。

ステップＳ１０７では、平均タイヤ駆動力に対する平均スリップ率の比を演算し、それが閾値εより大きい（平均後輪スリップ率／平均タイヤ駆動力＞ε）か否かが判定される。閾値εは、図４を参照して説明したように、タイヤのμ−Ｓ特性において車両１０の牽引状態と非牽引状態とを区分する直線（図４の例ではＳ＝εＦ）の傾きに対応するパラメータである。ステップＳ１０７の判定の結果、平均タイヤ駆動力に対する平均スリップ率の比がεより大きい場合には（ステップＳ１０７のＹｅｓ）ステップＳ１０８に移行し、そうでない場合には（ステップＳ１０７のＮｏ）ステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７にて平均タイヤ駆動力に対する平均スリップ率の比がεより大きいと判定された場合に、図４を参照して説明した理論に従って、車両１０がトレーラ５０を牽引して走行している牽引状態であるものと判断する。牽引状態と判定するのに応じて、ＴＳＣを優先実施すべく、ＴＳＣの開始条件が成立しているか否かが判定される。ＴＳＣ開始条件は、例えば車両のヨーレート（ヨー角速度）γ、ヨー角加速度、横加速度Ｇｙが下記の条件（１）及び（２）を両方満たすときに成立したものと判定することができる。ヨー角加速度は、例えばヨーレートセンサ４５により検出されたヨーレート（ヨー角速度）γを時間微分することで算出することができる。
（１）ヨーレート（ヨー角速度）γの振幅が閾値を超えた回数≧Ｎ（回）
（２）α１（ｄｅｇ）＜ヨー角加速度と横加速度Ｇｙの位相差＜α２（ｄｅｇ）

ステップＳ１０８の判定の結果、ＴＳＣの開始条件が成立している場合（ステップＳ１０８のＹｅｓ）にはステップＳ１１０に移行し、ＴＳＣの開始条件が成立していない場合（ステップＳ１０８のＮｏ）にはステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７にて平均タイヤ駆動力に対する平均スリップ率の比がεより大きいと判定された場合に、図４を参照して説明した理論に従って、車両１０が牽引状態でないものと判断する。非牽引状態と判定するのに応じて、ＥＳＣを優先実施すべく、ＥＳＣの開始条件が成立しているか否かが判定される。また、ステップＳ１０８にて車両が牽引状態であると判定されたものの、ＴＳＣの開始条件が成立しなかった場合にも、本ステップにてＥＳＣの開始条件が成立しているか否かが判定される。

ＥＳＣ開始条件は、例えば、車両の推定ヨーレートγ_ｅｓｔとヨーレートγとの関係が下記の条件（３）または（４）の少なくとも一方を満たすときに成立したものと判定することができる。

ここで、Ｖ_ｘは車体速度、ｎはステアリングギヤ比、ｌはホイールベースである。Ｔ_ｏｓ，Ｔ_ｕｓは所定の定数である。

推定ヨーレートγ_ｅｓｔは、次式により算出できる。

ここで、δは操舵角、Ｋ_ｈはスタビリティファクタである。ステップＳ１０９の判定の結果、ＥＳＣの開始条件が成立している場合には（ステップＳ１０９のＹｅｓ）ステップＳ１１１に移行し、ＥＳＣの開始条件が成立していない場合にはステップＳ１０１に戻り制御フローを継続する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８にてＴＳＣの開始条件が成立していると判定された場合に、ＴＳＣが制御開始される。ステップＳ１１０の処理が完了すると、本制御フローは終了する。

ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９にてＥＳＣの開始条件が成立していると判定された場合に、ＥＳＣが制御開始される。ステップＳ１１１の処理が完了すると、本制御フローは終了する。

次に、本実施形態に係る車両状態判定装置及び車両挙動制御装置の効果を説明する。

本実施形態に係る車両状態判定装置、すなわちＥＣＵ１の牽引状態判定部１１は、車両１０の駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、車両１０が被牽引車両５０を牽引して走行している牽引状態か否かを判定する。

タイヤ駆動力とスリップ率との関係は、図４に示したようにタイヤのμ−Ｓ特性として知られており、その特性は駆動輪の接地荷重によって異なる。接地荷重は、同重量の積載物を積載する場合でも、自車両に積載するか、被牽引車両に積載するかによって異なる。したがって、車両１０の駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、より詳細には、タイヤ駆動力とスリップ率との比が所定値εより大きいか否かを判定基準とすることで、車両が牽引状態か否かを精度良く判別することができる。

また、本実施形態の車両状態判定装置、すなわちＥＣＵ１の牽引状態判定部１１は、駆動輪のタイヤ駆動力が所定値以上のときに、タイヤ駆動力の過去値及び現在値を用いて平均タイヤ駆動力を更新し、スリップ率の過去値及び現在値を用いて平均スリップ率を更新し、更新した平均タイヤ駆動力及び平均スリップ率の関係に基づいて、車両１０の牽引状態の判定を行う。

駆動力が小さいと牽引と非牽引との差が小さく牽引状態を判別しにくいので、駆動力が所定値以上のときに牽引状態の判定を行なう構成とすることで、牽引と非牽引との間に充分な差がある状態で判別ができるので、牽引状態の判定精度を向上できる。

また、本実施形態の車両挙動制御装置、すなわちＥＣＵ１のＴＳＣ実行部１２及びＥＳＣ実行部１３は、車両状態判定装置であるＥＣＵ１の牽引状態判定部１１と、車両１０の動力源２０と、車両１０の各車輪に独立して制動力を付与する制動手段（制動部３１及び油圧制御部３２）と、を備える。車両挙動制御装置は、車両１０の揺動を抑制するために動力源２０または制動装置を制御するトレーラスウェイ制御（ＴＳＣ）を実行可能である。車両挙動制御装置は、牽引状態判定部１１が、車両１０が被牽引車両５０を牽引して走行している牽引状態であることを判定し、かつ、車両１０がＴＳＣの開始条件を満たすとき、ＴＳＣを実行する。

この構成により、車両１０が牽引状態の場合には、ＴＳＣを優先的に実行することができ、牽引状態でＥＳＣを誤って実行する機会を抑制できる。これにより、牽引時に誤判定によりＥＳＣが実行され、トレーラスウェイが低減しない事態を避けることができ、車両挙動を確実に安定化させることが可能となる。

また、本実施形態の車両挙動制御装置、すなわちＥＣＵ１のＴＳＣ実行部１２及びＥＳＣ実行部１３は、車両１０の横滑りを抑制するために動力源２０または制動装置を制御する挙動安定制御（ＥＳＣ）を実行可能であり、牽引状態判定部１１が、車両１０が牽引状態でないことを判定し、かつ、車両１０がＥＳＣの開始条件を満たすとき、ＥＳＣを実行する。

この構成により、車両１０が非牽引状態の場合には、ＥＳＣを優先的に実行することができ、非牽引状態でＴＳＣを誤って実行する機会を抑制できる。これにより、非牽引時に誤判定によりＴＳＣが実行され、横滑りに応じたエンジンやブレーキの制御量を必要以上に出力するのを防ぐことができ、車両挙動をより一層確実に安定化させることが可能となる。

また、本実施形態の車両挙動制御装置、すなわちＥＣＵ１のＴＳＣ実行部１２及びＥＳＣ実行部１３は、牽引状態判定部１１が、車両１０が牽引状態であることを判定し、車両１０がＴＳＣの開始条件を満たしておらず、かつ、車両１０がＥＳＣの開始条件を満たすとき、ＥＳＣを実行する。

この構成により、車両１０が牽引状態のとき横滑りが発生した場合にも、牽引時にＥＳＣを実行することができるので、両挙動をより一層確実に安定化させることが可能となる。

［変形例］
次に、図７を参照して、本実施形態の変形例を説明する。図７は、実施形態の変形例にて実施されるＴＳＣ／ＥＳＣ選択制御を示すフローチャートである。

図７に示すように、本実施形態の車両状態判定装置、すなわちＥＣＵ１の牽引状態判定部１１は、車両１０がトラクション制御を実行中には、車両１０が非牽引車両を牽引して走行する牽引状態か否かの判定を行わない構成を追加することもできる。

この構成の追加部分であるステップＳ２０７の処理について図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７のフローチャートのうちステップＳ２０１〜Ｓ２０６，２０８〜２１２は、それぞれ図６のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１１１と同一の内容のため説明を省略する。

ステップＳ２０７は、ステップＳ２０３にて平均後輪スリップ率が演算された後、または、ステップＳ２０４の判定の結果、車体速度が０ではないと判定されたときに、実行される。ステップＳ２０７では、車両１０のトラクション制御が作動中か否かが判定される。トラクション制御は、車両１０が駆動輪のスリップ発生時に動力源２０または各車輪の制動装置を個別に制御してスリップを低減するための制御である。ステップＳ２０７の判定の結果、トラクション制御が作動中の場合には（Ｓ２０７のＹｅｓ）ステップＳ２０９に移行する。すなわち、ステップＳ２０８の牽引状態判定は行なわずに、ステップＳ２０９のＴＳＣ開始条件判定を直接実行する。

車両１０がトラクション制御を作動している場合、駆動輪のスリップ率が極端に大きい状態であると考えられる。このとき、図４に示したタイヤのμ−Ｓ特性では、比較的スリップ率の小さい領域の線形部分から外れている可能性が高く、ステップＳ２０８の牽引状態判定では牽引状態と非牽引状態とを切り分けることができない虞がある。トラクション制御を実行中には、牽引状態の判定を行なわない構成とすることで、牽引状態の誤判定を抑制することでき、車両挙動をより一層安定化することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上記実施形態では、駆動輪のタイヤ駆動力Ｆとスリップ率Ｓの比に基づき車両１０の牽引状態を判別しているが、タイヤ駆動力Ｆと相対的な関係にある加速度Ａに置き換えても良い。すなわち、車両１０の加速度Ａと駆動輪のスリップ率Ｓとの比に基づき牽引状態を判別する構成としてもよい。図５に示すように、加速度Ａとスリップ率Ｓの関係からも、牽引と非牽引とを切り分けることができるためである。この場合、図６のフローチャートでは、ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０５の「タイヤ駆動力」が「加速度」に置き換えられ、ステップＳ１０７の判定条件は、「平均後輪スリップ率／平均加速度＞ε´」に置き換えられる。同様に、図７のフローチャートでは、ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０５の「タイヤ駆動力」が「加速度」に置き換えられ、ステップＳ２０８の判定条件は、「平均後輪スリップ率／平均加速度＞ε´」に置き換えられる。

また、上記実施形態では、図６のステップＳ１０７に示したように車両の牽引状態の判定のために、平均タイヤ駆動力と平均後輪スリップ率との比を用いていたが、例えば、平均タイヤ駆動力及び平均後輪スリップ率の代わりに、駆動輪のタイヤ駆動力と後輪スリップ率の現在の瞬時値（現在値）を用いて牽引状態の判定を行なってもよい。この場合、図６のフローチャートでは、ステップＳ１０７の処理は、「後輪スリップ率の現在値／タイヤ駆動力の現在値」が所定値εより大きいか否かを判定する処理に置き換えられる。

また、上記実施形態では、後輪駆動の車両１０を例示したが、本発明は、前輪駆動や四輪駆動にも適用可能である。

１ ＥＣＵ
１０ 車両
１１ 牽引状態判定部（車両状態判定装置、車両挙動制御装置）
１２ ＴＳＣ実行部（車両挙動制御装置）
１３ ＥＳＣ実行部（車両挙動制御装置）
２０ 動力源
３２ 油圧制御部（制動装置）
５０ トレーラ（被牽引車両）
ＷＲＬ，ＷＲＲ 駆動輪
ＴＳＣ トレーラスウェイ制御
ＥＳＣ 挙動安定化制御

Claims (6)

1. 車両の駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、前記車両が被牽引車両を牽引して走行している牽引状態か否かを判定することを特徴とする車両状態判定装置。
2. 前記タイヤ駆動力が所定値以上のときに、前記タイヤ駆動力の過去値及び現在値を用いて前記タイヤ駆動力を更新し、前記スリップ率の過去値及び現在値を用いて前記スリップ率を更新して、更新した前記タイヤ駆動力及び前記スリップ率の関係に基づいて、前記牽引状態の判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の車両状態判定装置。
3. 前記車両が、前記駆動輪のスリップ発生時に前記車両の動力源または制動装置を個別に制御してスリップを低減するためのトラクション制御を実行可能であり、
   前記トラクション制御を実行中には、前記牽引状態の判定を行なわないことを特徴とする、請求項１または２に記載の車両状態判定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両状態判定装置と、
   車両の動力源と、
   前記車両の各車輪に独立して制動力を付与する制動装置と、を備え、
   前記車両の揺動を抑制するために前記動力源または前記制動装置を制御するトレーラスウェイ制御を実行可能であり、
   前記車両状態判定装置が、前記車両が被牽引車両を牽引して走行している前記牽引状態であることを判定し、かつ、前記車両が前記トレーラスウェイ制御の開始条件を満たすとき、前記トレーラスウェイ制御を実行することを特徴とする車両挙動制御装置。
5. 前記車両の横滑りを抑制するために前記動力源または前記制動装置を制御する挙動安定制御を実行可能であり、
   前記車両状態判定装置が、前記車両が前記牽引状態でないことを判定し、かつ、前記車両が前記挙動安定制御の開始条件を満たすとき、前記挙動安定制御を実行する
   ことを特徴とする、請求項４に記載の車両挙動制御装置。
6. 前記車両状態判定装置が、前記車両が前記牽引状態であることを判定し、前記車両が前記トレーラスウェイ制御の開始条件を満たしておらず、かつ、前記車両が前記挙動安定制御の開始条件を満たすとき、前記挙動安定制御を実行することを特徴とする、請求項５に記載の車両挙動制御装置。

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