前後加速度センサの出力補正方法
【課題】 上下加速度センサを必要をせずに路面傾斜の影響を排除して正しい前後加速度を検出する。
【解決手段】 前後加速度センサが出力する前後加速度Ｇｓは、真の前後加速度Ｇａと、路面の傾斜による重力加速度の路面方向の成分Ｇｏｓ＝ｇ×ｓｉｎθ（θ：路面傾斜角）とを含むが、後者は時間の関数でないために時間微分によって排除され、前後加速度Ｇｓの微分値ｄＧｓ／ｄｔを時間積分した積分値∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔは重力加速度ｇの路面方向の成分Ｇｏｓを含まない正しい前後加速度Ｇａを示す値となる。よって、上下加速度センサを必要とせずに正しい前後加速度Ｇａを算出することが可能となり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。
【解決手段】 前後加速度センサが出力する前後加速度Ｇｓは、真の前後加速度Ｇａと、路面の傾斜による重力加速度の路面方向の成分Ｇｏｓ＝ｇ×ｓｉｎθ（θ：路面傾斜角）とを含むが、後者は時間の関数でないために時間微分によって排除され、前後加速度Ｇｓの微分値ｄＧｓ／ｄｔを時間積分した積分値∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔは重力加速度ｇの路面方向の成分Ｇｏｓを含まない正しい前後加速度Ｇａを示す値となる。よって、上下加速度センサを必要とせずに正しい前後加速度Ｇａを算出することが可能となり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて前後加速度を検出する前後加速度センサの出力を補正する前後加速度センサの出力補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＳ制御において使用する車体速度を得るための前後加減速度を算出する際に、登り坂あるいは下り坂における重力加速度の路面方向の成分の影響を排除すべく、前後方向加減速度検出器の出力を上下方向加減速度検出器の出力で補正するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平３−９６４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載されたものは、重力加速度の路面方向の成分の影響を排除するために上下方向加減速度検出器が必要になり、その分だけ部品点数が増加してコストアップの要因となる問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、上下加速度センサを必要をせずに路面傾斜の影響を排除して正しい前後加速度を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両に搭載されて前後加速度を検出する前後加速度センサの出力を補正する前後加速度センサの出力補正方法において、前記前後加速度を時間微分して微分値を算出する工程と、前記微分値を時間積分して積分値を算出する工程と、前記積分値を補正前後加速度として出力する工程とを含むことを特徴とする前後加速度センサの出力補正方法が提案される。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の構成によれば、前後加速度センサが出力する前後加速度は、真の前後加速度と、路面傾斜による重力加速度の路面方向の成分とを含むが、後者は時間の関数でないために時間微分によって排除され、その微分値を時間積分した積分値は重力加速度の路面方向の成分を含まない真の前後加速度を示す値となる。よって上下加速度センサを必要とせずに正しい前後加速度を算出することが可能となり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜図８は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両の駆動力伝達系統を示す図、図２は推定前後加速度算出ルーチンのフローチャート、図３は図２のステップＳ２のサブルーチンのフローチャート、図４はベルト式無段変速機保護制御ルーチンのフローチャート、図５はブレーキ異常判定ルーチンのフローチャート、図６は路面傾斜に起因するの前後加速度の誤差分の説明図、図７は車体姿勢の変化に起因する前後加速度の誤差分の説明図、図８は路面傾斜に起因する前後加速度の誤差分の算出手法の説明図である。
【０００９】
図１は車両の駆動力伝達系統を示すもので、エンジンＥの駆動力は、トルクコンバータ１１、前後進切換機構１２、ベルト式無段変速機Ｔ、減速ギヤ列１３およびディファレンシャルギヤ１４を介して車輪Ｗに伝達される。
【００１０】
トルクコンバータ１１は、エンジンＥのクランクシャフト１５に接続されたポンプ１６と、入力軸１７に接続されたタービン１８と、ケーシング１９に固定されたステータ２０と、クランクシャフト１５を入力軸１７に直結するロックアップクラッチ２１とを備え、ロックアップクラッチ２１の非作動時には、クランクシャフト１５の回転数を減速し、かつクランクシャフト１５のトルクを増幅して入力軸１７に伝達する。
【００１１】
前後進切換機構１２はプラネタリギヤ機構を用いたもので、入力軸１７に固定されたサンギヤ２２と、プラネタリキャリヤ２３に支持されてサンギヤ２２に噛合する複数のピニオン２４…と、ピニオン２４…に噛合するリングギヤ２５とを備え、リングギヤ２５はフォワードクラッチ２６を介して入力軸１７に結合可能であり、プラネタリキャリヤ２３はリバースブレーキ２７を介してケーシング１９に結合可能である。
【００１２】
フォワードクラッチ２７を締結すると、入力軸１７がリングギヤ２５と一体のプーリ駆動軸２８に直結することで、プーリ駆動軸２８は入力軸１７と同速度で同方向に回転する。リバースブレーキ２６を締結すると、プラネタリキャリヤ２３がケーシング１９に拘束されることで、プーリ駆動軸２８は入力軸１７の回転数に対して減速されて逆方向に回転する。
【００１３】
ベルト式無段変速機Ｔは、プーリ駆動軸２８に支持されたドライブプーリ２９と、出力軸３０に支持されたドリブンプーリ３１と、ドライブプーリ２９およびドリブンプーリ３１に巻き掛けた金属製の無端ベルト３２とを備える。ドライブプーリ２９は、プーリ駆動軸２８に固定された固定側プーリ半体２９ａと、プーリ駆動軸２８に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持され、液室２９ｃに作用する液圧で固定側プーリ半体２９ａに向けて付勢される可動側プーリ半体２９ｂとを備える。ドリブンプーリ３１は、出力軸３０に固定された固定側プーリ半体３１ａと、出力軸駆動軸３０に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持され、液室３１ｃに作用する液圧で固定側プーリ半体３１ａに向けて付勢される可動側プーリ半体３１ｂとを備える。
【００１４】
ドライブプーリ２９の液室２９ｃおよびドリブンプーリ３１の液室３１ｃの何れか一方（例えば、ドライブプーリ２９の液室２９ｃ）にライン圧を作用させ、何れか他方（例えば、ドリブンプーリ３１の液室３１ｃ）に前記ライン圧を制御弁で減圧した制御圧を作用させる。そして、前記ライン圧および前記制御圧の差圧を減少させると、ドライブプーリ２９の可動側プーリ半体２９ｂが固定側プーリ半体２９ａから離反して有効直径が減少し、かつドリブンプーリ３１の可動側プーリ半体３１ｂが固定側プーリ半体３１ａに接近して有効直径が増加することで、ベルト式無段変速機ＴのレシオがＬＯ側に変化する。逆に、前記ライン圧および前記制御圧の差圧を増加させると、ドライブプーリ２９の可動側プーリ半体２９ｂが固定側プーリ半体２９ａに接近して有効直径が増加し、かつドリブンプーリ３１の可動側プーリ半体３１ｂが固定側プーリ半体３１ａから離反して有効直径が減少することで、ベルト式無段変速機ＴのレシオがＯＤ側に変化する。
【００１５】
出力軸３０に設けた第１リダクションギヤ３３が減速軸３４に設けた第２リダクションギヤ３５に噛合し、減速軸３４に設けたファイナルドライブギヤ３６がディファレンシャルギヤ１４のファイナルドリブンギヤ３７に噛合する。ディファレンシャルギヤ１４から延びる左右の車軸に３８に車輪Ｗが接続され、車輪Ｗに設けたブレーキディスク３９はブレーキキャリパ４０により制動可能である。
【００１６】
ブレーキペダル４１により作動するマスタシリンダ４２が出力するブレーキ液圧は、車輪Ｗのロックを防止するＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装置４３を介してブレーキキャリパ４０に伝達される。
【００１７】
ベルト式無段変速機Ｔの液室２９ｃ，３１ｃに供給する液圧を制御することでレシオを制御する電子制御ユニットＵには、スロットル開度センサＳａ、エンジン回転数センサＳｂ、車速センサＳｃ、前後加速度センサＳｄおよびブレーキ液圧センサＳｅが接続される。
【００１８】
ベルト式無段変速機Ｔの目標レシオは、スロットル開度センサＳａで検出したスロットル開度と、エンジン回転数センサＳｂで検出したエンジン回転数とから算出され、電子制御ユニットＵは、その目標レシオが得られるように液圧制御装置４４を介して液室２９ｃ，３１ｃに供給する液圧を制御する。
【００１９】
ところで、車輪Ｗが急制動によりロックしたような場合、車輪Ｗに接続されたベルト式無段変速機Ｔのドリブンプーリ３１の回転が抑制されるため、ドライブプーリ２９あるいはドリブンプーリ３１に対して無端ベルト３２がスリップし、ベルト式無段変速機Ｔが損傷する虞がある。そこでベルト式無段変速機Ｔの無端ベルト３２がスリップする可能性があるとき、即ち前後加速度センサＳｄで検出した前後減速度（負の前後加速度）が所定値以上になった場合に、液圧制御装置４４を介してベルト式無段変速機Ｔのライン圧を増加させることで、ドライブプーリ２９およびドリブンプーリ３１の側圧（無端ベル３２を挟持する圧力）を増加させてスリップを防止する。
【００２０】
図６に示すように、例えば角度θで傾斜する路面を登る車両が制動により減速する場合、重力加速度ｇの路面方向の成分ｇ×ｓｉｎθが車体後ろ向きに発生するため、前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓは、車両の実際の減速度Ｇａ（補正前後加速度）と、重力加速度ｇの路面方向の成分ｇ×ｓｉｎθとを加算したものとなり、前後加速度センサＳｄの出力である前後加速度Ｇｓは路面傾斜による誤差分Ｇｏｓ＝ｇ×ｓｉｎθを含むことになる。このような問題は、路面が上り坂である場合でも下り坂である場合でも、車両が加速中、減速中、定速走行中、停止中の何れの場合でも発生する。
【００２１】
また図７（Ａ）に示すように、車両の減速時に車体姿勢が前下がりに角度β変化した場合、車体に固定された前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓは、実際の前後加速度Ｇａ（補正前後加速度）よりも小さい値であるＧａ×ｃｏｓβとなる。このときのＧａ（１−ｃｏｓβ）が車体姿勢変化による誤差分ΔＧとなる。
【００２２】
また図７（Ｂ）に示すように、車両の加速時に車体姿勢が前上がりに角度γ変化した場合、車体に固定された前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓは、実際の前後加速度Ｇａ（補正前後加速度）よりも小さい値であるＧａ×ｃｏｓγとなる。このときのＧａ（１−ｃｏｓγ）が車体姿勢変化による誤差分ΔＧとなる。
【００２３】
そこで本実施の形態では、路面傾斜による誤差分Ｇｏｓと、加減速に基づく車体姿勢変化による誤差分ΔＧとを除いた純粋な前後加速度を補正前後加速度Ｇａとして算出するとともに、その補正前後加速度Ｇａに基づいてベルト式無段変速機Ｔのスリップ防止制御を行うようになっている。
【００２４】
また一般的にＡＢＳ装置４３にも車速を検出するための前後加速度センサが設けられているが、本実施の形態ではベルト式無段変速機Ｔの前後加速度センサＳｄをＡＢＳ装置４３の前後加速度センサに兼用することで部品点数およびコストの削減が図られる。しかしながら、ＡＢＳ装置４３の前後加速度センサの必要検出レンジは、ｇを重力加速度としてー１．２ｇ〜＋１．２ｇであるのに対し、ベルト式無段変速機Ｔの前後加速度センサＳｄの必要検出レンジはー０．５ｇ〜＋０．５ｇであるため、絶対値が０．５ｇを超える前後加速度については、ベルト式無段変速機Ｔの前後加速度センサＳｄの出力から推定するようになっている。
【００２５】
先ず、図２のフローチャートのステップＳ１で前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓと、ブレーキ液圧センサＳｅが出力するブレーキ液圧Ｐと、車速センサＳｃが出力する車速Ｖｗとを読み込み、ステップＳ２で路面傾斜角θを算出する。
【００２６】
図３のフローチャートは前記ステップＳ２のサブルーチンを示すもので、ステップＳ１１で前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓの時間微分値ｄＧｓ／ｄｔを積分した∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔを算出する。この積分は不定積分であり、積分定数は０である。図８に示すように、時系列で出力される前後加速度Ｇｓには、時間ｔの関数であると見なせる真の前後加速度（前後減速度を含む）の項と、時間ｔの関数でないと見なせる車体傾斜に起因する項（前述した路面傾斜による誤差分Ｇｏｓおよび車体姿勢変化による誤差分ΔＧ）とが含まれるが、それらの誤差分は時間ｔに関して実質的に定数となるので、上記時間微分処理によって消えてしまい、それを積分した∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔは、時間ｔに関する定数項で誤差分Ｇｏｓ，ΔＧが除かれた補正前後加速度Ｇａとなる。
【００２７】
続くステップＳ１２で前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓの時間微分値ｄＧｓ／ｄｔの絶対値｜Ｇｓ／ｄｔ｜が所定の閾値未満であり、車両が急加速状態あるいは急減速状態でなければ、ステップＳ１３で前後加速度の路面傾斜による誤差分である路面傾斜成分Ｇｏｓを、Ｇｏｓ＝ＧｓーＧａにより算出する。車両が急加速状態あるいは急減速状態でないとき、前記誤差分は路面傾斜に起因する路面傾斜成分Ｇｏｓだけとなる。よって、前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓから路面傾斜成分Ｇｏｓが除かれた補正前後加速度Ｇａを減算することで、前後加速度の路面傾斜成分Ｇｏｓが算出される。
【００２８】
一方、前記ステップＳ１２で前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓの時間微分値ｄＧｓ／ｄｔの絶対値｜Ｇｓ／ｄｔ｜が所定の閾値以上であり、車両が急加速状態あるいは急減速状態であれば、ステップＳ１４で車輪Ｗの駆動力をエンジントルクとベルト式無段変速機Ｔのレシオとの積により算出し、ステップＳ１５で前記駆動力が所定の閾値を超えていれば、ステップＳ１６で車体が加速していると判断し、車体加速度を駆動力／車体重量により算出する。一方、前記ステップＳ１５で前記駆動力が所定の閾値を以下であれば、ステップＳ１７で車体が減速していると判断し、制動力をサービスブレーキ制動力とエンジンブレーキ制動力との和により算出する。サービスブレーキ制動力はブレーキ液圧センサＳｅで検出したブレーキ液圧Ｐから算出可能であり、エンジンブレーキ制動力はエンジントルク（この場合は負値）とベルト式無段変速機Ｔのレシオとの積で算出される。そしてステップＳ１８で車体減速度を制動力／車体重量により算出する。
【００２９】
加減速度による車体姿勢の変化はサスペンション装置の硬さやホイールベースの大きさ等に依存するものであり、それらを考慮したモデルに前記車体加速度あるいは車体減速度を適用することにより、ステップＳ１９で前後加速度の車体姿勢変化による誤差分である車体姿勢変化成分ΔＧを算出する。そしてステップＳ２０で路面傾斜に起因する前後加速度の誤差分Ｇｏｓを、Ｇｏｓ＝ＧｓーＧａーΔＧにより算出する。この式は、前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓから、路面傾斜成分Ｇｏｓが除かれた補正前後加速度Ｇａと、車体姿勢変化成分ΔＧとを減算することで、路面傾斜成分Ｇｏｓが算出されることを示している。
【００３０】
そしてステップＳ２１で前記ステップＳ１３あるいは前記ステップＳ２０で算出した前後加速度の路面傾斜成分Ｇｏｓに基づいて、路面傾斜角θをθ＝ｓｉｎ-1（Ｇｏｓ／ｇ）により算出する（ｇは重力加速度）。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、上下加速度センサを必要とせずに、前後加速度センサＳｄの出力から路面傾斜角θを精度良く算出することが可能となり、部品点数およびコストの削減に寄与することができる。
【００３２】
図２のフローチャートに戻り、ステップＳ３で前後加速度の路面傾斜成分Ｇｏｓが所定の閾値未満であり、かつ車速センサＳｃで求めた車速Ｖｗを時間微分した車両の減速度ΔＶｗが所定の閾値未満であり、かつブレーキ液圧センサＳｅで求めたブレーキ液圧Ｐが所定の閾値を超えており、かつ前後加速度センサＳｄで検出した前後加速度Ｇｓの絶対値がその検出範囲の限界値ａ未満であり、その結果として車両が制動による安定した減速状態状態にあることが確認されると、ステップＳ４で誤差分Ｇｏｓ，ΔＧを除いた補正前後加速度Ｇａ、つまり∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔをブレーキ液圧Ｐで除算することで、ブレーキ液圧Ｐの変化に対する補正前後加速度Ｇａの変化の勾配αを算出する。
【００３３】
続くステップＳ５で前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓが、前後加速度センサＳｄの検出可能限界値ａ（実施の形態では、０．５ｇ）未満の場合には、ステップＳ７で推定前後加速度Ｇａ′としてＧａ＝∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔの値を出力し、前記ステップＳ５で前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓが、前後加速度センサＳｄの検出可能限界値ａ（実施の形態では、０．５ｇ）以上の場合には、ステップＳ６で推定前後加速度Ｇａ′を、Ｇａ′＝ａ＋α×Ｐにより算出する。つまり前後加速度センサＳｄの検出可能限界値ａよりも大きい前後加速度が発生した場合には、検出可能限界値ａよりも大きい領域の推定前後加速度Ｇａ′を前記勾配αと、そのときのブレーキ液圧Ｐとを用いて推定することができる。これにより、ベルト式無段変速機Ｔの検出可能範囲が小さい前後加速度センサＳｄを用いて、検出可能範囲が大きいＡＢＳ装置２３の前後加速度センサに機能を果たすことができ、部品点数およびコストの削減を図ることができる。
【００３４】
次に、急制動によるベルト式無段変速機Ｔの損傷を回避する制御を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
先ずステップＳ３１でブレーキ液圧Ｐの時間変化率ｄＰ／ｄｔが所定の閾値を超えており、かつ推定前後加速度Ｇａ′の時間変化率ｄＧａ′／ｄｔが所定の閾値を未満であるという条件が成立しない場合には、ベルト式無段変速機Ｔが損傷する虞が無いと判断し、ステップＳ３２でベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。即ち、運転者によるブレーキ操作が緩やかな場合には、無端ベルト３２がスリップする虞がないためにベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。また運転者によるブレーキ操作が急激であっても、車両が急激に減速しているときには、車輪Ｗがロックせずに路面をグリップしていると推定されるため、車輪Ｗのロックによる無端ベルト３２のスリップは発生しないと推定してベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。
【００３６】
前記ステップＳ３１の答えがＹＥＳであっても、ステップＳ３２でブレーキ液圧Ｐが所定の閾値を超えていれば、車輪Ｗが路面をグリップしていると推定されるため、車輪Ｗのロックによる無端ベルト３２のスリップは発生しないと推定してベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。前記ステップＳ３３答えがＮＯであっても、ステップＳ３４でＡＢＳ装置４３が作動中であれば、車輪Ｗがある程度路面をグリップしていると推定されるため、ベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。そして前記ステップＳ３４の答えがＮＯの場合には、路面摩擦係数が小さい等の理由で車輪がロック状態に陥ったと推定され、ベルト式無段変速機Ｔのドリブンプーリ３１が停止状態になって無端ベルト３２がスリップする可能性があるため、ドライブプーリ２９、ドリブンプーリ３１および無端ベルト３２の損傷を回避すべく、ドライブプーリ２９およびドリブンプーリ３１の側圧を増加させて無端ベルト３２のスリップを防止する。
【００３７】
次に、推定前後加速度Ｇａ′を用いたブレーキの異常判定を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
先ず、ステップＳ４１で前記勾配αを基準値α０と比較し、α０−αが所定の閾値よりも大きくなければ、ステップＳ４２でブレーキが正常であると判定する。前記ステップＳ４１でα０−αが所定の閾値よりも大きければ、勾配αの値、つまりブレーキ液圧Ｐに対する補正前後加速度Ｇａの変化率の値が異常であるため、ブレーキに何らかの異常があると判定する。
【００３９】
即ち、ステップＳ４３でブレーキパッドを交換してからの車両の積算走行時間が所定の閾値を超えていれば、ステップＳ４４でブレーキパッドの摩耗が進行していると判定する。前記ステップＳ４３の答えがＮＯの場合、ステップＳ４５でｄＰ／ｄｔが所定の閾値を超えており、かつｄＧａ／ｄｔが所定の閾値未満であり、かつ制動時間が所定の閾値を超えている場合、つまりブレーキペダル４１を急激に踏み込み、かつブレーキペダル４１を長い時間踏んでいるのに、車速が低下しない場合には、ステップＳ４６でブレーキがフェード現象を起こしていると判定する。また前記ステップＳ４５の答えがＮＯの場合、ステップＳ４７でブレーキに他の異常が発生していると判定する。
【００４０】
そして前記ステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４７でブレーキの異常判定が行われた場合、ステップＳ４８でベルト式無段変速機ＴのレシオをＬＯ側に変化させることで、エンジンブレーキが効き易い状態にすることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが本発明は前記実施の形態に限定されず、種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
例えば、実施の形態では前後加速度センサＳｄをベルト式無段変速機Ｔのスリップ制御およびＡＢＳ装置４３の車速検出に用いているが、その用途は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】車両の駆動力伝達系統を示す図
【図２】推定前後加速度算出ルーチンのフローチャート
【図３】図２のステップＳ２のサブルーチンのフローチャート
【図４】ベルト式無段変速機保護制御ルーチンのフローチャート
【図５】ブレーキ異常判定ルーチンのフローチャート
【図６】路面傾斜に起因するの前後加速度の誤差分の説明図
【図７】車体姿勢の変化に起因する前後加速度の誤差分の説明図
【図８】路面傾斜に起因する前後加速度の誤差分の算出手法の説明図
【符号の説明】
【００４４】
Ｇａ 補正前後加速度
Ｇｓ 前後加速度
Ｓｄ 前後加速度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて前後加速度を検出する前後加速度センサの出力を補正する前後加速度センサの出力補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＳ制御において使用する車体速度を得るための前後加減速度を算出する際に、登り坂あるいは下り坂における重力加速度の路面方向の成分の影響を排除すべく、前後方向加減速度検出器の出力を上下方向加減速度検出器の出力で補正するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平３−９６４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載されたものは、重力加速度の路面方向の成分の影響を排除するために上下方向加減速度検出器が必要になり、その分だけ部品点数が増加してコストアップの要因となる問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、上下加速度センサを必要をせずに路面傾斜の影響を排除して正しい前後加速度を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両に搭載されて前後加速度を検出する前後加速度センサの出力を補正する前後加速度センサの出力補正方法において、前記前後加速度を時間微分して微分値を算出する工程と、前記微分値を時間積分して積分値を算出する工程と、前記積分値を補正前後加速度として出力する工程とを含むことを特徴とする前後加速度センサの出力補正方法が提案される。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の構成によれば、前後加速度センサが出力する前後加速度は、真の前後加速度と、路面傾斜による重力加速度の路面方向の成分とを含むが、後者は時間の関数でないために時間微分によって排除され、その微分値を時間積分した積分値は重力加速度の路面方向の成分を含まない真の前後加速度を示す値となる。よって上下加速度センサを必要とせずに正しい前後加速度を算出することが可能となり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜図８は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両の駆動力伝達系統を示す図、図２は推定前後加速度算出ルーチンのフローチャート、図３は図２のステップＳ２のサブルーチンのフローチャート、図４はベルト式無段変速機保護制御ルーチンのフローチャート、図５はブレーキ異常判定ルーチンのフローチャート、図６は路面傾斜に起因するの前後加速度の誤差分の説明図、図７は車体姿勢の変化に起因する前後加速度の誤差分の説明図、図８は路面傾斜に起因する前後加速度の誤差分の算出手法の説明図である。
【０００９】
図１は車両の駆動力伝達系統を示すもので、エンジンＥの駆動力は、トルクコンバータ１１、前後進切換機構１２、ベルト式無段変速機Ｔ、減速ギヤ列１３およびディファレンシャルギヤ１４を介して車輪Ｗに伝達される。
【００１０】
トルクコンバータ１１は、エンジンＥのクランクシャフト１５に接続されたポンプ１６と、入力軸１７に接続されたタービン１８と、ケーシング１９に固定されたステータ２０と、クランクシャフト１５を入力軸１７に直結するロックアップクラッチ２１とを備え、ロックアップクラッチ２１の非作動時には、クランクシャフト１５の回転数を減速し、かつクランクシャフト１５のトルクを増幅して入力軸１７に伝達する。
【００１１】
前後進切換機構１２はプラネタリギヤ機構を用いたもので、入力軸１７に固定されたサンギヤ２２と、プラネタリキャリヤ２３に支持されてサンギヤ２２に噛合する複数のピニオン２４…と、ピニオン２４…に噛合するリングギヤ２５とを備え、リングギヤ２５はフォワードクラッチ２６を介して入力軸１７に結合可能であり、プラネタリキャリヤ２３はリバースブレーキ２７を介してケーシング１９に結合可能である。
【００１２】
フォワードクラッチ２７を締結すると、入力軸１７がリングギヤ２５と一体のプーリ駆動軸２８に直結することで、プーリ駆動軸２８は入力軸１７と同速度で同方向に回転する。リバースブレーキ２６を締結すると、プラネタリキャリヤ２３がケーシング１９に拘束されることで、プーリ駆動軸２８は入力軸１７の回転数に対して減速されて逆方向に回転する。
【００１３】
ベルト式無段変速機Ｔは、プーリ駆動軸２８に支持されたドライブプーリ２９と、出力軸３０に支持されたドリブンプーリ３１と、ドライブプーリ２９およびドリブンプーリ３１に巻き掛けた金属製の無端ベルト３２とを備える。ドライブプーリ２９は、プーリ駆動軸２８に固定された固定側プーリ半体２９ａと、プーリ駆動軸２８に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持され、液室２９ｃに作用する液圧で固定側プーリ半体２９ａに向けて付勢される可動側プーリ半体２９ｂとを備える。ドリブンプーリ３１は、出力軸３０に固定された固定側プーリ半体３１ａと、出力軸駆動軸３０に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に支持され、液室３１ｃに作用する液圧で固定側プーリ半体３１ａに向けて付勢される可動側プーリ半体３１ｂとを備える。
【００１４】
ドライブプーリ２９の液室２９ｃおよびドリブンプーリ３１の液室３１ｃの何れか一方（例えば、ドライブプーリ２９の液室２９ｃ）にライン圧を作用させ、何れか他方（例えば、ドリブンプーリ３１の液室３１ｃ）に前記ライン圧を制御弁で減圧した制御圧を作用させる。そして、前記ライン圧および前記制御圧の差圧を減少させると、ドライブプーリ２９の可動側プーリ半体２９ｂが固定側プーリ半体２９ａから離反して有効直径が減少し、かつドリブンプーリ３１の可動側プーリ半体３１ｂが固定側プーリ半体３１ａに接近して有効直径が増加することで、ベルト式無段変速機ＴのレシオがＬＯ側に変化する。逆に、前記ライン圧および前記制御圧の差圧を増加させると、ドライブプーリ２９の可動側プーリ半体２９ｂが固定側プーリ半体２９ａに接近して有効直径が増加し、かつドリブンプーリ３１の可動側プーリ半体３１ｂが固定側プーリ半体３１ａから離反して有効直径が減少することで、ベルト式無段変速機ＴのレシオがＯＤ側に変化する。
【００１５】
出力軸３０に設けた第１リダクションギヤ３３が減速軸３４に設けた第２リダクションギヤ３５に噛合し、減速軸３４に設けたファイナルドライブギヤ３６がディファレンシャルギヤ１４のファイナルドリブンギヤ３７に噛合する。ディファレンシャルギヤ１４から延びる左右の車軸に３８に車輪Ｗが接続され、車輪Ｗに設けたブレーキディスク３９はブレーキキャリパ４０により制動可能である。
【００１６】
ブレーキペダル４１により作動するマスタシリンダ４２が出力するブレーキ液圧は、車輪Ｗのロックを防止するＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装置４３を介してブレーキキャリパ４０に伝達される。
【００１７】
ベルト式無段変速機Ｔの液室２９ｃ，３１ｃに供給する液圧を制御することでレシオを制御する電子制御ユニットＵには、スロットル開度センサＳａ、エンジン回転数センサＳｂ、車速センサＳｃ、前後加速度センサＳｄおよびブレーキ液圧センサＳｅが接続される。
【００１８】
ベルト式無段変速機Ｔの目標レシオは、スロットル開度センサＳａで検出したスロットル開度と、エンジン回転数センサＳｂで検出したエンジン回転数とから算出され、電子制御ユニットＵは、その目標レシオが得られるように液圧制御装置４４を介して液室２９ｃ，３１ｃに供給する液圧を制御する。
【００１９】
ところで、車輪Ｗが急制動によりロックしたような場合、車輪Ｗに接続されたベルト式無段変速機Ｔのドリブンプーリ３１の回転が抑制されるため、ドライブプーリ２９あるいはドリブンプーリ３１に対して無端ベルト３２がスリップし、ベルト式無段変速機Ｔが損傷する虞がある。そこでベルト式無段変速機Ｔの無端ベルト３２がスリップする可能性があるとき、即ち前後加速度センサＳｄで検出した前後減速度（負の前後加速度）が所定値以上になった場合に、液圧制御装置４４を介してベルト式無段変速機Ｔのライン圧を増加させることで、ドライブプーリ２９およびドリブンプーリ３１の側圧（無端ベル３２を挟持する圧力）を増加させてスリップを防止する。
【００２０】
図６に示すように、例えば角度θで傾斜する路面を登る車両が制動により減速する場合、重力加速度ｇの路面方向の成分ｇ×ｓｉｎθが車体後ろ向きに発生するため、前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓは、車両の実際の減速度Ｇａ（補正前後加速度）と、重力加速度ｇの路面方向の成分ｇ×ｓｉｎθとを加算したものとなり、前後加速度センサＳｄの出力である前後加速度Ｇｓは路面傾斜による誤差分Ｇｏｓ＝ｇ×ｓｉｎθを含むことになる。このような問題は、路面が上り坂である場合でも下り坂である場合でも、車両が加速中、減速中、定速走行中、停止中の何れの場合でも発生する。
【００２１】
また図７（Ａ）に示すように、車両の減速時に車体姿勢が前下がりに角度β変化した場合、車体に固定された前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓは、実際の前後加速度Ｇａ（補正前後加速度）よりも小さい値であるＧａ×ｃｏｓβとなる。このときのＧａ（１−ｃｏｓβ）が車体姿勢変化による誤差分ΔＧとなる。
【００２２】
また図７（Ｂ）に示すように、車両の加速時に車体姿勢が前上がりに角度γ変化した場合、車体に固定された前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓは、実際の前後加速度Ｇａ（補正前後加速度）よりも小さい値であるＧａ×ｃｏｓγとなる。このときのＧａ（１−ｃｏｓγ）が車体姿勢変化による誤差分ΔＧとなる。
【００２３】
そこで本実施の形態では、路面傾斜による誤差分Ｇｏｓと、加減速に基づく車体姿勢変化による誤差分ΔＧとを除いた純粋な前後加速度を補正前後加速度Ｇａとして算出するとともに、その補正前後加速度Ｇａに基づいてベルト式無段変速機Ｔのスリップ防止制御を行うようになっている。
【００２４】
また一般的にＡＢＳ装置４３にも車速を検出するための前後加速度センサが設けられているが、本実施の形態ではベルト式無段変速機Ｔの前後加速度センサＳｄをＡＢＳ装置４３の前後加速度センサに兼用することで部品点数およびコストの削減が図られる。しかしながら、ＡＢＳ装置４３の前後加速度センサの必要検出レンジは、ｇを重力加速度としてー１．２ｇ〜＋１．２ｇであるのに対し、ベルト式無段変速機Ｔの前後加速度センサＳｄの必要検出レンジはー０．５ｇ〜＋０．５ｇであるため、絶対値が０．５ｇを超える前後加速度については、ベルト式無段変速機Ｔの前後加速度センサＳｄの出力から推定するようになっている。
【００２５】
先ず、図２のフローチャートのステップＳ１で前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓと、ブレーキ液圧センサＳｅが出力するブレーキ液圧Ｐと、車速センサＳｃが出力する車速Ｖｗとを読み込み、ステップＳ２で路面傾斜角θを算出する。
【００２６】
図３のフローチャートは前記ステップＳ２のサブルーチンを示すもので、ステップＳ１１で前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓの時間微分値ｄＧｓ／ｄｔを積分した∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔを算出する。この積分は不定積分であり、積分定数は０である。図８に示すように、時系列で出力される前後加速度Ｇｓには、時間ｔの関数であると見なせる真の前後加速度（前後減速度を含む）の項と、時間ｔの関数でないと見なせる車体傾斜に起因する項（前述した路面傾斜による誤差分Ｇｏｓおよび車体姿勢変化による誤差分ΔＧ）とが含まれるが、それらの誤差分は時間ｔに関して実質的に定数となるので、上記時間微分処理によって消えてしまい、それを積分した∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔは、時間ｔに関する定数項で誤差分Ｇｏｓ，ΔＧが除かれた補正前後加速度Ｇａとなる。
【００２７】
続くステップＳ１２で前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓの時間微分値ｄＧｓ／ｄｔの絶対値｜Ｇｓ／ｄｔ｜が所定の閾値未満であり、車両が急加速状態あるいは急減速状態でなければ、ステップＳ１３で前後加速度の路面傾斜による誤差分である路面傾斜成分Ｇｏｓを、Ｇｏｓ＝ＧｓーＧａにより算出する。車両が急加速状態あるいは急減速状態でないとき、前記誤差分は路面傾斜に起因する路面傾斜成分Ｇｏｓだけとなる。よって、前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓから路面傾斜成分Ｇｏｓが除かれた補正前後加速度Ｇａを減算することで、前後加速度の路面傾斜成分Ｇｏｓが算出される。
【００２８】
一方、前記ステップＳ１２で前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓの時間微分値ｄＧｓ／ｄｔの絶対値｜Ｇｓ／ｄｔ｜が所定の閾値以上であり、車両が急加速状態あるいは急減速状態であれば、ステップＳ１４で車輪Ｗの駆動力をエンジントルクとベルト式無段変速機Ｔのレシオとの積により算出し、ステップＳ１５で前記駆動力が所定の閾値を超えていれば、ステップＳ１６で車体が加速していると判断し、車体加速度を駆動力／車体重量により算出する。一方、前記ステップＳ１５で前記駆動力が所定の閾値を以下であれば、ステップＳ１７で車体が減速していると判断し、制動力をサービスブレーキ制動力とエンジンブレーキ制動力との和により算出する。サービスブレーキ制動力はブレーキ液圧センサＳｅで検出したブレーキ液圧Ｐから算出可能であり、エンジンブレーキ制動力はエンジントルク（この場合は負値）とベルト式無段変速機Ｔのレシオとの積で算出される。そしてステップＳ１８で車体減速度を制動力／車体重量により算出する。
【００２９】
加減速度による車体姿勢の変化はサスペンション装置の硬さやホイールベースの大きさ等に依存するものであり、それらを考慮したモデルに前記車体加速度あるいは車体減速度を適用することにより、ステップＳ１９で前後加速度の車体姿勢変化による誤差分である車体姿勢変化成分ΔＧを算出する。そしてステップＳ２０で路面傾斜に起因する前後加速度の誤差分Ｇｏｓを、Ｇｏｓ＝ＧｓーＧａーΔＧにより算出する。この式は、前後加速度センサＳｄが出力した前後加速度Ｇｓから、路面傾斜成分Ｇｏｓが除かれた補正前後加速度Ｇａと、車体姿勢変化成分ΔＧとを減算することで、路面傾斜成分Ｇｏｓが算出されることを示している。
【００３０】
そしてステップＳ２１で前記ステップＳ１３あるいは前記ステップＳ２０で算出した前後加速度の路面傾斜成分Ｇｏｓに基づいて、路面傾斜角θをθ＝ｓｉｎ-1（Ｇｏｓ／ｇ）により算出する（ｇは重力加速度）。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、上下加速度センサを必要とせずに、前後加速度センサＳｄの出力から路面傾斜角θを精度良く算出することが可能となり、部品点数およびコストの削減に寄与することができる。
【００３２】
図２のフローチャートに戻り、ステップＳ３で前後加速度の路面傾斜成分Ｇｏｓが所定の閾値未満であり、かつ車速センサＳｃで求めた車速Ｖｗを時間微分した車両の減速度ΔＶｗが所定の閾値未満であり、かつブレーキ液圧センサＳｅで求めたブレーキ液圧Ｐが所定の閾値を超えており、かつ前後加速度センサＳｄで検出した前後加速度Ｇｓの絶対値がその検出範囲の限界値ａ未満であり、その結果として車両が制動による安定した減速状態状態にあることが確認されると、ステップＳ４で誤差分Ｇｏｓ，ΔＧを除いた補正前後加速度Ｇａ、つまり∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔをブレーキ液圧Ｐで除算することで、ブレーキ液圧Ｐの変化に対する補正前後加速度Ｇａの変化の勾配αを算出する。
【００３３】
続くステップＳ５で前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓが、前後加速度センサＳｄの検出可能限界値ａ（実施の形態では、０．５ｇ）未満の場合には、ステップＳ７で推定前後加速度Ｇａ′としてＧａ＝∫（ｄＧｓ／ｄｔ）ｄｔの値を出力し、前記ステップＳ５で前後加速度センサＳｄが出力する前後加速度Ｇｓが、前後加速度センサＳｄの検出可能限界値ａ（実施の形態では、０．５ｇ）以上の場合には、ステップＳ６で推定前後加速度Ｇａ′を、Ｇａ′＝ａ＋α×Ｐにより算出する。つまり前後加速度センサＳｄの検出可能限界値ａよりも大きい前後加速度が発生した場合には、検出可能限界値ａよりも大きい領域の推定前後加速度Ｇａ′を前記勾配αと、そのときのブレーキ液圧Ｐとを用いて推定することができる。これにより、ベルト式無段変速機Ｔの検出可能範囲が小さい前後加速度センサＳｄを用いて、検出可能範囲が大きいＡＢＳ装置２３の前後加速度センサに機能を果たすことができ、部品点数およびコストの削減を図ることができる。
【００３４】
次に、急制動によるベルト式無段変速機Ｔの損傷を回避する制御を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
先ずステップＳ３１でブレーキ液圧Ｐの時間変化率ｄＰ／ｄｔが所定の閾値を超えており、かつ推定前後加速度Ｇａ′の時間変化率ｄＧａ′／ｄｔが所定の閾値を未満であるという条件が成立しない場合には、ベルト式無段変速機Ｔが損傷する虞が無いと判断し、ステップＳ３２でベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。即ち、運転者によるブレーキ操作が緩やかな場合には、無端ベルト３２がスリップする虞がないためにベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。また運転者によるブレーキ操作が急激であっても、車両が急激に減速しているときには、車輪Ｗがロックせずに路面をグリップしていると推定されるため、車輪Ｗのロックによる無端ベルト３２のスリップは発生しないと推定してベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。
【００３６】
前記ステップＳ３１の答えがＹＥＳであっても、ステップＳ３２でブレーキ液圧Ｐが所定の閾値を超えていれば、車輪Ｗが路面をグリップしていると推定されるため、車輪Ｗのロックによる無端ベルト３２のスリップは発生しないと推定してベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。前記ステップＳ３３答えがＮＯであっても、ステップＳ３４でＡＢＳ装置４３が作動中であれば、車輪Ｗがある程度路面をグリップしていると推定されるため、ベルト式無段変速機Ｔの保護制御を行わない。そして前記ステップＳ３４の答えがＮＯの場合には、路面摩擦係数が小さい等の理由で車輪がロック状態に陥ったと推定され、ベルト式無段変速機Ｔのドリブンプーリ３１が停止状態になって無端ベルト３２がスリップする可能性があるため、ドライブプーリ２９、ドリブンプーリ３１および無端ベルト３２の損傷を回避すべく、ドライブプーリ２９およびドリブンプーリ３１の側圧を増加させて無端ベルト３２のスリップを防止する。
【００３７】
次に、推定前後加速度Ｇａ′を用いたブレーキの異常判定を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
先ず、ステップＳ４１で前記勾配αを基準値α０と比較し、α０−αが所定の閾値よりも大きくなければ、ステップＳ４２でブレーキが正常であると判定する。前記ステップＳ４１でα０−αが所定の閾値よりも大きければ、勾配αの値、つまりブレーキ液圧Ｐに対する補正前後加速度Ｇａの変化率の値が異常であるため、ブレーキに何らかの異常があると判定する。
【００３９】
即ち、ステップＳ４３でブレーキパッドを交換してからの車両の積算走行時間が所定の閾値を超えていれば、ステップＳ４４でブレーキパッドの摩耗が進行していると判定する。前記ステップＳ４３の答えがＮＯの場合、ステップＳ４５でｄＰ／ｄｔが所定の閾値を超えており、かつｄＧａ／ｄｔが所定の閾値未満であり、かつ制動時間が所定の閾値を超えている場合、つまりブレーキペダル４１を急激に踏み込み、かつブレーキペダル４１を長い時間踏んでいるのに、車速が低下しない場合には、ステップＳ４６でブレーキがフェード現象を起こしていると判定する。また前記ステップＳ４５の答えがＮＯの場合、ステップＳ４７でブレーキに他の異常が発生していると判定する。
【００４０】
そして前記ステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４７でブレーキの異常判定が行われた場合、ステップＳ４８でベルト式無段変速機ＴのレシオをＬＯ側に変化させることで、エンジンブレーキが効き易い状態にすることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが本発明は前記実施の形態に限定されず、種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４２】
例えば、実施の形態では前後加速度センサＳｄをベルト式無段変速機Ｔのスリップ制御およびＡＢＳ装置４３の車速検出に用いているが、その用途は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】車両の駆動力伝達系統を示す図
【図２】推定前後加速度算出ルーチンのフローチャート
【図３】図２のステップＳ２のサブルーチンのフローチャート
【図４】ベルト式無段変速機保護制御ルーチンのフローチャート
【図５】ブレーキ異常判定ルーチンのフローチャート
【図６】路面傾斜に起因するの前後加速度の誤差分の説明図
【図７】車体姿勢の変化に起因する前後加速度の誤差分の説明図
【図８】路面傾斜に起因する前後加速度の誤差分の算出手法の説明図
【符号の説明】
【００４４】
Ｇａ 補正前後加速度
Ｇｓ 前後加速度
Ｓｄ 前後加速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて前後加速度（Ｇｓ）を検出する前後加速度センサ（Ｓｄ）の出力を補正する前後加速度センサの出力補正方法において、
前記前後加速度（Ｇｓ）を時間微分して微分値を算出する工程と、
前記微分値を時間積分して積分値を算出する工程と、
前記積分値を補正前後加速度（Ｇａ）として出力する工程と、
を含むことを特徴とする前後加速度センサの出力補正方法。
【請求項１】
車両に搭載されて前後加速度（Ｇｓ）を検出する前後加速度センサ（Ｓｄ）の出力を補正する前後加速度センサの出力補正方法において、
前記前後加速度（Ｇｓ）を時間微分して微分値を算出する工程と、
前記微分値を時間積分して積分値を算出する工程と、
前記積分値を補正前後加速度（Ｇａ）として出力する工程と、
を含むことを特徴とする前後加速度センサの出力補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６０１００（Ｐ２０１０−１６０１００Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３５３９（Ｐ２００９−３５３９）
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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