JP2006290075A - 車両の制動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 再発進時にスタック状態へ陥りにくい状態で車両を停止させてスタック発生を予防することを可能とした車両の制動力制御装置を提供する。
【解決手段】 走行中の走行抵抗を、例えば、車輪に付与される駆動力と制動力から推定した車輪速と実際の車輪速との乖離状態から判定し、走行抵抗が大きな道路を走行中、強い制動力を付与している場合には、車両停止直前に、制動力を一旦減少させ、その後元に戻す制御を行うことにより、車輪を路面上で転動させてから停車させる。このため、タイヤが道路に潜り込んでしまうのを防止し、再発進時にスタック状態へ陥るのを抑制する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両の制動力制御装置に関し、特に、ＡＢＳ（Antilock Brake System）等の車輪に付与する制動力を調整可能な制動力制御装置に関する。

車輪に付与する制動力を調整することで、車輪のスリップやロックを抑制して、加速時や減速時の車両挙動を安定させる技術が知られている。また、スタック状態からの脱出時におけるスリップ制御として特許文献１に開示されている技術がある。この技術では、スタックからの脱出時には、ブレーキ制御の目標値を小さくし、徐々に増大させることで急加速を防止しつつ、スリップ制御を継続することにより、再スタックの発生を効果的に抑制することができる、と記載されている。
特開平５−６５６号公報

上記技術は、基本的にスタック状態からの脱出に関するものであり、スタック発生を予防するものではない。走行中に駆動輪の一方のみがスタック状態に突入した場合には、上記技術により、スタック状態から脱出することが可能である。しかしながら、砂地等の柔らかい路面状況で、車輪が砂地に埋まるような状態で停車した場合、再発進時にスタック状態に陥りやすく、また、駆動力が脱出にではなく、砂を掻き出すのに使用され、スタック状態をさらに悪化させてしまい、脱出が困難となることがある。

そこで本発明は、再発進時にスタック状態へ陥りにくい状態で車両を停止させてスタック発生を予防することを可能とした車両の制動力制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる車両の制動力制御装置は、車輪のロック状態を検出する手段と、ロック時に該車輪に付与する制動力を減じる制御手段とを備える車両の制動力制御装置であって、走行中の走行抵抗を検出する手段をさらに備え、制御手段は、走行抵抗が大きく、強制動状態で、かつ、車両停止直前の場合には車輪に付与する制動力を一旦低減した後に所定の制動力に戻す制御を行うことを特徴とする。

走行抵抗が大きな路面とは、砂地や小砂利道のように、新雪路のように比較的路面が柔らかく、タイヤが埋まりやすい路面である。このような路面を走行中に強制動をかけると、タイヤが埋まり込む状況が発生しやすい。この場合に、車両停止直前に車輪に付与する制動力を一旦低減することで、タイヤを回転させて強制的に路面上を転がすことにより、車輪の路面への潜り込みを抑制し、タイヤが埋まり込まないようにする。

本発明によれば、停車時にタイヤが路面に潜り込んで埋まり込むのを効果的に抑制することができるので、再発進時にスタック状態へ陥るのを予防することができる。このため、柔らかい路面状況においても再発進が容易になる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明にかかる車両用の制動力制御装置を含む制動系の液圧系統図であり、図２は、この制動系の電子制御系統を示すブロック構成図である。この制動系は、電子制御によって各車輪の制動力配分を調整するＥＢＤ（Electronic Brake force Distribution）制御や車輪のロックを防止するＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御を可能とした電子制御ブレーキシステムである。このブレーキシステムは、ＥＢＤ、ＡＢＳ制御を実行せず、運転者の操作力に応じた制動力を各輪に付与する通常のブレーキ制御を行うことも可能であり、ＥＢＤ制御やＡＢＳ制御のいずれか若しくはその両方を行わない構成としてもよい。

図１に示されるように、この電子制御ブレーキシステム１は運転者によるブレーキペダル１２の踏み込み操作に応答して作動油を圧送するマスタシリンダ１４を有している。このブレーキペダル１２には、ブレーキペダルの踏み込み量、すなわちペダルストロークを検出するペダルストロークセンサ１３が取り付けられている。

マスタシリンダ１４からは油圧供給導管１５、１７が延びており、このうち油圧供給導管１５には、ストロークシミュレータ１８が通常開弁されているシミュレータカット弁１６をはさんで接続されている。このストロークシミュレータ１８は、運転者のブレーキペダル１２の操作踏力に応じたペダルストロークを発生させるものである。油圧供給導管１５、１７の延長上には通常閉弁されているマスタカット弁２０、２２が配置されており、これらマスタカット弁２０、２２より上流側（マスタシリンダ１４側）には、油圧供給導管１５、１７内の液圧を検出するマスタ圧センサ２４、２６がそれぞれ配置されている。以下、ストロークセンサ１３とマスタ圧センサ２４、２６をあわせて操作検出部２と称する。

リザーバ２８には油圧排出導管３２の一端が接続されており、油圧排出導管３２から分岐する油圧供給導管３０の途中にはモータ３４により駆動されるポンプ３６が配置されるとともに、ポンプ３６の駆動により昇圧された油圧を貯えるアキュムレータ３８が接続されている。さらに油圧供給導管３０の途中にはアキュムレータ３８の内圧を検出するためのアキュムレータ圧センサ４０が配置される。また、油圧供給導管３０と油圧排出導管３２との間には、油圧供給導管３０内の圧力が高くなった場合に作動油をリザーバ２８に戻すためのリリーフバルブ４４が設けられている。以下、これらのモータ３４、ポンプ３６、アキュムレータ３８、アキュムレータ圧センサ４０、リリーフバルブ４４をあわせて加圧源４と称する。

油圧供給導管３０の他端は、４つに分岐され、各車輪（以下、左右前輪をそれぞれ符号FL、FRで、左右後輪をそれぞれ符号RL、RRで表し、これに対応する構成要素にはこれらの符号をそれぞれ付す。なお、符号FL〜RRを付した場合には、４輪全てを含むものとする。）に配置される制動装置（図示は省略する。）を駆動するホイルシリンダ４８FL〜RRへ接続される。以下、これらの接続路を油圧供給導管４６FL〜RRと称する。同様に油圧排出導管３２の他端も４つに分岐され、各車輪用のホイルシリンダ４８FL〜RRへと接続されている油圧供給導管４６FL〜RRの途中に接続されている。以下、油圧供給導管４６FL〜RRに至るこれらの接続路を油圧排出導管５０FL〜RRと称する。また、各車輪には、車輪の回転数を検出する車輪速センサ６０FL〜RRが取り付けられている。

各油圧供給導管４６FL〜RRの途中の油圧排出導管５０FL〜RRとの接続部より上流側（ポンプ３６側）には、それぞれ電磁流量制御弁（保持弁）５２FL〜RRが配置され、接続部より下流側（ホイルシリンダ４８FL〜RR側）には、ホイルシリンダ４８FL〜RRへ付与される液圧を検出するためのホイルシリンダ（Ｗ／Ｃ）圧センサ５６FL〜RRが配置される。油圧排出導管５０FL〜RRの途中、つまり、各油圧供給導管４６FL〜RRとの接続部より下流側（リザーバ２８側）にはそれぞれ電磁流量制御弁（減圧弁）５４FL〜RRが配置される。以下、これらの保持弁５２FL〜RR、減圧弁５４FL〜RR、Ｗ／Ｃ圧センサ５６FL〜RR部分を液圧制御部６と称する。

油圧供給導管４６FL、４６FRは、保持弁５２FL、５２FRより下流側で、それぞれマスタカット弁２０、２２をはさんで油圧供給導管１５、１７に接続されている。これにより、マスタカット弁２０、２２をはさんでマスタシリンダ１４とホイルシリンダ４８FL、４８FRが接続される。

本電子制御ブレーキシステム１の制御部（制御手段）であるブレーキＥＣＵ８は、ＣＰＵ、メモリ等からなり、格納されているブレーキ制御プログラムを実行することにより、制動装置の制御を行う。ブレーキＥＣＵ８には、マスタ圧センサ２４、２６の出力信号であるマスタシリンダ１４内の圧力を示す信号、アキュムレータ圧センサ４０の出力信号であるアキュムレータ３８内の圧力を示す信号、Ｗ／Ｃ圧センサ５６FL〜RRの出力信号であるホイルシリンダ４８FL〜RRに付与される液圧を示す信号、車輪速センサ６０FL〜RRの出力信号である車輪速を示す信号、ペダルストロークセンサ１３の出力信号であるブレーキペダル操作量を示す信号がそれぞれ入力される。さらに、図示を省略しているが、エンジン制御ＥＣＵからエンジン回転数、変速比等の駆動系の運転状態を示す信号も入力されている。また、ブレーキＥＣＵ８は、上述したシミュレータカット弁１６、マスタカット弁２０、２２、電磁流量制御弁５２FL〜RR，５４FL〜RR、モータ３４の作動を制御する制御信号を出力する。

この電子制御ブレーキシステム１においては、前述のＡＢＳ制御やＥＢＤ制御が実行される。通常はマスタカット弁２０、２２は閉弁されており、シミュレータカット弁１６は開弁されている。運転者がブレーキペダル１２を操作すると、マスタシリンダ１４は操作量に応じた液圧を発生する。一方、作動油の一部が油圧供給導管１５からシミュレータカット弁１６を経由してストロークシミュレータ１８へと流れ込むため、ブレーキペダル１２の踏力に応じてブレーキペダル１２の操作量が調整される。すなわち、操作踏力に応じたペダル操作量（ペダルストローク）が生成される。ペダルストロークは、ペダルストロークセンサ１３で検出されるほか、マスタ圧センサ２４、２６によっても検出可能である。三者が一致しない場合には、センサの異常あるいはマスタシリンダ１４、油圧供給導管１５、１７の異常と判定し得る。

ブレーキＥＣＵ８は、検出したペダルストロークに応じて車両の目標減速度を設定し、各車輪に付与する制動力配分を決定し、そのために各ホイルシリンダ４８FL〜RRへ付与すべき液圧配分を設定する。アキュムレータ３８には、所定の液圧が蓄えられているが、アキュムレータ圧センサ４０で検出した液圧が不足する場合には、モータ３４を駆動してポンプ３６を作動させて昇圧を行う。一方、液圧が高すぎる場合には、リリーフバルブ４４を開弁して液圧をリザーバ２８へと解放する。

各ホイルシリンダ４８FL〜RRに付与される液圧は、各流量制御弁５２FL〜RR，５４FL〜RRの作動状態を変更することで調整することができる。ホイルシリンダ４８FLの場合を例にとると、ブレーキＥＣＵ８は、Ｗ／Ｃ圧センサ５６FLで検出されたホイルシリンダ圧を目標液圧と比較し、加圧を要する場合には、減圧弁５４FLを閉弁した状態で保持弁５２FLを開く。これにより、アキュムレータ３８で増圧された作動油が、油圧供給導管３０、４６FLを経由してホイルシリンダ４８FLへと供給されるため、ホイルシリンダ４８FLの液圧が増圧し、制動力が強められる。反対に、制動力が強すぎて車輪がロックしている場合（ＡＢＳ制御）や、Ｗ／Ｃ圧センサ５６FLで検出されたホイルシリンダ圧が目標液圧より高い場合には、ブレーキＥＣＵ８は、減圧を要すると判定し、保持弁５２FLを閉弁して減圧弁５４FLを開弁する。これにより、ホイルシリンダ４８FLへ供給されていた作動油の一部は、油圧排出導管５０ＦＬ、減圧弁５４FL、油圧排出導管３２を経由してリザーバ２８へと戻されるため、ホイルシリンダ４８FLに付与される液圧が減圧され、制動力が弱められる。増圧、減圧後等のＷ／Ｃ圧センサ５６FLで検出されたホイルシリンダ圧が目標液圧に略一致している場合には、ブレーキＥＣＵ８は、ホイルシリンダ圧を維持する必要があると判定し、保持弁５２FL、減圧弁５４FLをともに閉じる。この結果、保持弁５２FL、減圧弁５４FLからホイルシリンダ４８FL側の油圧供給導管４６FLからの作動油流出が停止させられるため、ホイルシリンダ４８FLに付与される液圧は保持される。

この電子制御ブレーキシステム１で加圧源４や液圧制御部６の構成要素に異常が発生した場合、適切な制動力配分が行えず、制動力制御によって車両挙動をかえって不安定にするおそれがある。このような異常が検出された場合には、ブレーキＥＣＵ８は、マスタカット弁２０、２２を開弁してシミュレータカット弁１６を閉弁し、マスタシリンダ１４で生成した液圧を油圧供給導管１５、１７を経由して直接ホイルシリンダ４８FL〜RRへと導くことにより、手動による制動操作を行わせる。

この電子制御ブレーキシステムにおいては、車両を停車させる際に、タイヤが路面に潜り込むのを抑制し、再発進時におけるスタック発生を予防する制御を行う。以下、この制御について具体的に説明する。図３は、このスタック発生予防制御の処理を示すフローチャートである。この制御は、ブレーキＥＣＵ８によって、車両の電源がオンにされている間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

最初に、各種センサの出力値を読み込む（ステップＳ１）ことで、車両の状態量を把握する。読み込んだ状態量を基にして車輪ごとに予想車輪速度Ｖestを求める（ステップＳ２）。具体的には車輪に付与される駆動力と制動力から予想される車輪速Ｖestを求める。次に、こうして求めた予想車輪速Ｖestと車輪速センサ６０FL〜RRからえられた実際の車輪速Ｖrealとを比較する（ステップＳ３）。予想車輪速Ｖestに比較して実際の車輪速Ｖrealが著しく小さい場合（その差が所定のしきい値ΔＶthより大きい場合）には、路面の走行抵抗が大きいと考えられる。この場合は、新雪路や砂地路等を走行している場合と考えられるため、さらに、ステップＳ４へと移行して設定制動力Ｆbを調べる。設定されている制動力Ｆbがしきい値Ｆthを超えており、強い制動状態と判定した場合には、ステップＳ５へと移行し、現在の車速（車体速度）Ｖと停止直前を意味する車速しきい値Ｖth（たとえば、５ｋｍ／ｈ未満）とを比較する。車速Ｖがしきい値Ｖth未満の場合には、車両停止直前として、ステップＳ６へと移行し、所定の時間Δｔの間、当該車輪に付与する制動力（実際には、対応するホイルシリンダ４８へ供給する油圧）を目標制動力（通常のＡＢＳ制御における目標制動力）から所定量もしくは所定比率減少させ、その後、制動力を目標制動力に戻す制御を実行する（図４参照）。Δｔは、例えば、制動力低減により当該車輪が３０度〜１回転程度、回転するのに必要な時間でよい。

ステップＳ３で予想車輪速Ｖestと実際の車輪速Ｖrealとの差が小さいと判定された場合、ステップＳ４で、設定制動力Ｆbがしきい値Ｆth未満であり、弱い制動状態と判定された場合、および、ステップＳ５で車速Ｖが車速しきい値Ｖth以上で、停車までには時間があると判定された場合には、いずれもその後の処理をスキップして処理を終了する。この場合には、通常のＡＢＳ制御が実行される。

新雪路や砂地路等を走行している場合と考えられる走行抵抗が大きい路面を走行中に強い制動力をかけて停車すると、タイヤが道路に潜り込んでしまい、再発進時にスタック状態へと陥り、脱出が困難になる可能性がある。本発明においては、このような状況下では、停止寸前に制動油圧を抜いて、制動力を低減することにより、車輪を路面上で転動させることにより、タイヤが道路に潜り込むのを防止し、潜り込みのない状態で停車させることができる。このため、再発進時にスタック状態へ陥りにくくし、再発進が容易になる。この再発進時にトラクション制御を行う場合でも、発進直後にスタック状態に陥る可能性が低くなるため、制御性が向上する。

本発明は図１に示される油圧系統を有する制動系のみに適用されるものではなく、各車輪に付与する制動力を独立して制御可能な各種の制動系において好適に適用できる。例えば、インホイールモータなど回生制動を利用した制動系においても適用することができる。

また、強制動状態か否かは例えば、車両の前後加速度やホイールシリンダへの供給油圧を用いて判定してもよい。また、車両停止の判定は、各車輪速センサの出力値から車体則を判定するほか、車両の前後加速度変化やナビシステム等を用いて判定してもよい。

本発明にかかる車両用の制動力制御装置を含む制動系の液圧系統図である。 図１の制動系の電子制御系統を示すブロック構成図である。 図１、図２の制動系によるスタック発生予防制御の処理を示すフローチャートである。 図３の制御による車両停止直前の車速変化と制動油圧変化を示すグラフである。

符号の説明

１…電子制御ブレーキシステム、２…操作検出部、４…加圧源、６…液圧制御部、８…ブレーキＥＣＵ、１２…ブレーキペダル、１３…ペダルストロークセンサ、１４…マスタシリンダ、１５…油圧供給導管、１６…シミュレータカット弁、１８…ストロークシミュレータ、２０…マスタカット弁、２４…マスタ圧センサ、２８…リザーバ、３０…油圧供給導管、３２…油圧排出導管、３４…モータ、３６…ポンプ、３８…アキュムレータ、４０…アキュムレータ圧センサ、４４…リリーフバルブ、４６FL〜RR…油圧供給導管、４８FL〜RR…ホイルシリンダ、５０FL〜RR…油圧排出導管、５２FL〜RR、５４FL〜RR…電磁流量制御弁、５６FL〜RR…ホイルシリンダ圧センサ、６０FL〜RR…車輪速センサ。

Claims (1)

1. 車輪のロック状態を検出する手段と、ロック時に該車輪に付与する制動力を減じる制御手段とを備える車両の制動力制御装置であって、
   走行中の走行抵抗を検出する手段をさらに備え、
   前記制御手段は、走行抵抗が大きく、強制動状態で、かつ、車両停止直前の場合には車輪に付与する制動力を一旦低減した後に所定の制動力に戻す制御を行うことを特徴とする車両の制動力制御装置。

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