JP2011121376A - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】悪路走行時であってもABS制御の誤作動を抑制可能なブレーキ制御装置を提供すること。
【解決手段】ABSコントロールユニットECUは、車輪速センサの出力値に基づいて車輪の加減速度を算出し、車輪加減速度算出部、即ち悪路レベル算出部は算出された車輪加減速度の所定レベル以上の周波数領域の加算値に基づいて悪路レベルを算出する。よって、簡素な構成で悪路レベルを算出することができる。また、閾値調整部は、算出された悪路レベルが大きいほどスリップ率閾値を大きくする。よって、悪路レベルに応じた適切なスリップ率を得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブレーキ制御装置に関する。

ブレーキ中に車輪のロックを回避するアンチロックブレーキシステム（以下、ABSと記載する。）を付与した車両では、前後車輪に配置した車輪速センサにより前後車輪速度を検知し、それらの車輪速度を元に推定車体速度を演算し、推定車体速度と各車輪速度の偏差、すなわちスリップ率を評価し、スリップ率が所定スリップ率閾値より大きい場合には車輪ロックを回避するために該車輪の制動力を低下させる制御を行う。ここで、路面凹凸からの外乱によって車輪速センサ取り込み値に変動が生じる場合があり、不要な制御を実行するおそれがある。そこで、特許文献１に記載の技術では、ABS制御の誤作動を防止するために、車輪速の加減速度が所定値以上の値を所定時間内に繰り返す回数によって悪路判定を行い、悪路判定時には車輪速度を増加側に補正することで、不要な減圧を防止している。

特開平１１−７８８４０号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、所定時間内での繰り返し回数が所定回数以上の場合に段階的に所定スリップ率閾値を大きく補正する手法を採用しているため、その補正手法が悪路の度合いに応じているとは言い難く、かつ、補正量がステップ的であるため、補正量の設定方法の自由度が低いという問題があった。また、車輪加速度における所定周波数以上の成分を検出することはできるが、誤検知の可能性を考慮すると、ある程度高い周波数以上を前提とした構成にならざるを得ず、特定の悪路レベルしか検知できないおそれがあった。

本発明の目的は、悪路走行時であってもABS制御の誤作動を抑制可能なブレーキ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のブレーキ制御装置では、車輪速センサの出力値に基づいて悪路レベルを算出し、悪路レベルの関数としてスリップ率閾値を調整することとした。

よって、本発明にあっては、悪路レベルに応じてスリップ率閾値を調整するため、路面に応じた適切なスリップ率閾値を設定することができ、ABS制御の誤介入を防止することができる。

実施例１の２輪車用ブレーキ制御装置のシステム構成を表すシステム図である。 実施例１の閾値変更制御処理を表すフローチャートである。 各路面で制動した場合の車輪加速度周波数解析結果を表す図である。 実施例１の悪路レベル推定値に応じた補正量設定マップである。 実施例１の悪路制動時におけるタイムチャートである。

図１は実施例１の２輪車用ブレーキ制御装置のシステム構成を表すシステム図である。２輪車の前後輪夫々には、前輪速度センサ１と後輪速度センサ２（車輪速センサ）とが装着されている。これらのセンサ信号出力値は車輪の回転数に応じたパルス信号として、アンチロック制御コントロールユニットECU（以下、ABSコントロールユニットECUと記載する。）に入力され、パルスカウント値に応じた前輪回転数、後輪回転数に変換され、更にタイヤ半径に応じた係数より前輪車輪速度VWF、後輪車輪速度VWRとして算出される。更に、前輪車輪速度VWFを基準として推定車体速度VIが算出される（車体速度算出部）。算出された推定車体速度VIを元にABS制御に使用するスリップ率を演算する（スリップ率算出部）。
前輪スリップ率＝（VI−VWF）／VI
後輪スリップ率＝（VI−VWR）／VI
このスリップ率演算が前後車輪速度について算出され、スリップ率が所定のスリップ率閾値以上の車輪については車輪がロック傾向であると判断でき、当該車輪の制動力を減少させるように前輪制動力調整装置３、または後輪制動力調整装置４（制動力調整手段）に対し減圧指令を出力し（アンチロック制御部）、各制動力調整装置３，４が作動して増減圧制御を実行するように構成される。制動力調整手段３，４は複数の電磁弁とポンプ等から成る周知の構成であるため説明を省略する。

ところで、路面が悪路状態である場合、路面凹凸からの外乱によって車輪速センサの出力値に変動が生じる場合があり、スリップ率の評価精度が低下することでスリップ率が多いと誤判断し、不要な制動力低下を行うことで、減速度低下や停止距離の増大を招く場合がある。特許文献１に記載の技術では、この問題を回避するために、各車輪の加減速度絶対値が所定値以上の値を、所定時間内に繰り返す回数によって悪路判定を行い、悪路判定時には車輪速度を増加側に補正することで、不要な減圧を防止することができるとしている。

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、所定時間内での繰り返し回数が所定回数以上の場合に、車輪速度を段階的に増加側に補正する手法のため、その補正手法が悪路の度合いに応じているとは言い難く、また、補正がステップ的であり、補正量の設定方法の自由度が高いとはいえないという問題があった。また、車輪加速度における所定周波数以上の成分を検出することも可能であるが、誤検知の可能性を考慮すると、ある程度高い周波数以上を前提とした構成にせざるを得ないという問題があった。

そこで、実施例１では、ハイパスフィルタとローパスフィルタを用いて悪路レベルを判定し、この悪路レベルに応じたスリップ率閾値を設定することで、誤作動を回避することとした。

図２は実施例１の閾値変更制御処理を表すフローチャートである。
ステップ１００では、前後輪車輪速度VWF，VWRが演算され、ステップ１０１にて車輪速度を微分し、前後輪車輪加速度VWDF，VWDRが演算される。更に、ステップ１０２にて前輪速度VWFを基準に推定車体速度VIが作成される。
ステップ１０３では、悪路レベル推定演算を実行する。悪路レベル推定では、まず、車輪加速度VWDF，VWDRに所定のハイパスフィルタ処理を行い、フィルタリング車輪加速度信号VWDFF，VWDRFを作成する。このとき、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、ABS制御で生じる車輪速度変動以下にしておく。

図３は、各路面で制動した場合の、車輪加速度周波数解析結果である。横軸は周波数、縦軸はパワースペクトル密度である。均一路面（ドライアスファルト、ウェットアスファルト、低μ路、砂路などは、概ね１０Hz〜１５Hzの周波数を境に減衰傾向にある。一般的なABS制御は概ね１０Hz以下で減圧増圧を繰り返すように最適化されており、それに伴い、車輪加速度の周波数もそれ以下である場合が多い。すなわち、この周波数成分以上の成分が検出された場合、それは路面外乱によるノイズである可能性が高いことが分かる。これは、波状路、矩形路では、１０Hz以上でとりわけ大きなピークを有している点があることにより確認できる。
したがって、ハイパスフィルタのカットオフ周波数もこの付近に設定しておくことで、路面外乱成分を抽出可能ということである。
このように、抽出されたフィルタリング車輪加速度信号VWDFF，VWDRFの絶対値｜VWDFF｜，｜VWDRF｜の和を悪路レベル推定値AVWDとする。もちろん、各輪独立の値で悪路レベル推定値として処理することも可能である。尚、実際にAVWDを使用する際には、AVWDに更にローパスフィルタや移動平均等のフィルタ処理を行うことが好ましい。

ステップ１０４では、減圧を判断するスリップ率SLPSの設定を行う。基本のスリップ判断量はスリップ率SLPSによって決定され、車体速度VIの関数（例えば１０％）として演算される。本発明にかかる手法では、基本のスリップ判断量に、更に、悪路レベル推定値AVWDに応じた補正量を設定するものである。即ち下式のようになる。
減圧判断スリップ率＝Gain1（VI）＊Gain2（AVWD）
Gain（VI）が基本のスリップ率判断であり、VIの関数としてスリップ率やオフセット量より決定される。この設定方法は周知の一般的な方法であるため、説明を省略する。
Gain（AVWD）が本発明にかかる悪路による補正項であり、悪路状態ではスリップ率SLPSを大きく補正する方向に作用し、１以上の値をとる。

図４に悪路による補正項の設定方法の一例を示す。横軸が悪路レベル推定値、縦軸が補正ゲインである。悪路レベル推定値が所定量までは不感帯として補正ゲインは１（基本スリップ率判断のみ有効）とする。ある程度レベルが上昇したら、AVWDに応じて補正ゲインを大きくするような関数としてゲインを設定する。
路面に応じてピークをもつ周波数やパワーが異なることにより、悪路レベル推定値AVWDについてもその収束値は路面に応じて異なる。また、悪路の程度が大きいほど、収束値も大きくなる傾向をもっている。従って、悪路レベルに応じて減圧判断スリップ率SLPSを最適化することが可能である。

ステップ１０５では、算出された車体速度と車輪速センサの出力値の偏差に基づいて車輪のスリップ率を算出し（スリップ率算出部）、このスリップ率と設定されたスリップ率閾値とに基づいて減圧判断が行われる。減圧判断は前後夫々のスリップ率が減圧判断スリップ率SLPSを超えていた場合には、減圧判断となる。

図５は悪路で制動した際の、各信号の動作を表すタイムチャートである。横軸は時間、図５（ａ）は前輪と後輪の車輪速度、図５（ｂ）は前輪と後輪の車輪加速度、図５（ｃ）は悪路レベル推定値、図５（ｄ）は補正ゲインGain2の動作、図５（ｅ）は減圧を判断するスリップ率閾値と悪路によって補正されたスリップ率閾値、前輪のスリップ率をそれぞれ示す。

時刻T1までは均一路を一定速度で走行しており、車輪加速度が発生しておらず、それに伴い、悪路レベル推定値も０である。従って、補正係数（Gain2）は１をとっており、基準スリップ率閾値と補正後スリップ率閾値は一致している。

時刻T1付近で、路面が悪路に変化し、かつ、制動を開始している。すると、制動及び路面外乱により前後輪の変化量VWDF，VWDRに変化が生じる。また、このとき、前輪のスリップ率は基準スリップ率閾値を超えているので、減圧が発生する。

時刻T2にかけては、VWDF，VWDRのハイパスフィルタ値絶対値｜VWDFF｜，｜VWDRF｜の和が大きくなっており、そのフィルタ値である悪路レベル推定値AVWDが徐々に大きくなる。この時点では、まだAVWDの値は不感帯領域であるので補正係数（Gain2）は１のままである。

時刻T2において、AVWDの値が不感帯領域を超え、補正が開始され、補正係数（Gain2）がAVWDに応じて１より大きな値をとるようになる。このゲインが基準スリップ率に対して積算され、基準スリップ率閾値に対して、補正後スリップ率閾値がより大きな値となっていることが分かる。

この効果として、時刻T3に注目すると、仮に通常の基準スリップ閾値が設定されている場合には前輪スリップ率が大きいため減圧が発生する。ところが、補正後スリップ率閾値では前輪スリップ率のほうが小さいため、減圧が発生しない。実際、減圧を行わなくても車輪のスリップが復帰していることにより、T3における減圧が不要であったことが分かる。このように、路面外乱によるスリップ誤検出を防止することが可能となり、減速度低下や停止距離の増大を防止できることが分かる。

時刻T3以降にかけては、AVWDの値が収束している。この収束値が路面によって異なるため、AVWDの収束値を路面ごとで見極めることで、路面に応じた補正量の細かな調整が可能である。このように、前後車輪加速度を元に、悪路レベルを定量化し、それに応じて減圧スリップ率閾値補正を行うことで、減圧判断の精度向上と、減速度向上、停止距離短縮を実現することができる。

以上説明したように、実施例１では下記に列挙する作用効果を奏する。
（１）前輪と後輪にそれぞれ設けられた前輪速度センサ１と後輪速度センサ２（車輪速センサ）と、前輪及び後輪の制動液圧を調整する前輪制動力調整装置３及び後輪制動力調整装置４（制動力調整手段）と、前輪速度センサ１，２の出力値に基づいて前後輪制動力調整装置３，４を制御するABS制御コントロールユニットECUと、を備え、ABSコントロールユニットECUは、車輪速センサ１の出力値に基づいて推定車体速度VIを算出するステップ１０２（車体速度算出部）と、算出された推定車体速度VIと前輪速度センサ１と後輪速度センサ２の出力値の偏差に基づいて当該車輪のスリップ率を算出するステップ１０５（スリップ率算出部）と、算出されたスリップ率が設定されたスリップ率閾値より大きいときに当該車輪の制動力調整手段に対し減圧指令を出力するステップ１０５（アンチロック制御部）と、車輪速センサ１，２の出力値に基づいて走行路面の悪路レベルを算出するステップ１０３（悪路レベル算出部）と、算出された悪路レベルの関数としてスリップ率閾値を調整するステップ１０４（閾値調整部）と、を備えた。
よって、悪路レベルに応じてスリップ率閾値を調整するため、路面に応じた適切なスリップ率閾値を設定することができ、ABS制御の誤介入を防止することができる。

（２）ABSコントロールユニットECUは、車輪速センサ１，２の出力値に基づいて車輪の加減速度を算出するステップ１０１（車輪加減速度算出部）を有し、ステップ１０３（悪路レベル算出部）は、算出された車輪加減速度の所定レベル以上の周波数領域の加算値に基づいて悪路レベルを算出する。
よって、簡素な構成で悪路レベルを算出することができる。

（３）ステップ１０４（閾値調整部）は、算出された悪路レベルが大きいほどスリップ率閾値を大きくする。
よって、悪路レベルに応じた適切なスリップ率を得ることができる。

以上説明したように、実施例１のスリップは制動スリップを例に示したが、加速側の駆動スリップ抑制制御（トラクション制御）に関しても、同様の考え方にて誤作動を回避できる。また、実施例１では２輪車両を例に説明したが、４輪車両であっても同様に適用できる。

１ 前輪速度センサ
２ 後輪速度センサ
３ 前輪制動力調整装置
４ 後輪制動力調整装置
ECU アンチロック制御コントロールユニット

Claims (3)

1. 前輪と後輪にそれぞれ設けられた車輪速センサと、
   前輪及び後輪の制動液圧を調整する制動力調整手段と、
   前記車輪速センサの出力値に基づいて前記制動力調整手段を制御するコントロールユニットと、
   を備え、
   前記コントロールユニットは、
   前記前輪に設けられた車輪速センサの出力値に基づいて車体速度を算出する車体速度算出部と、
   前記算出された車体速度と前記車輪速センサの出力値の偏差に基づいて当該車輪のスリップ率を算出するスリップ率算出部と、
   算出されたスリップ率が設定されたスリップ率閾値より大きいときに当該車輪の前記制動力調整手段に対し減圧指令を出力するアンチロック制御部と、
   前記車輪速センサの出力値に基づいて走行路面の悪路レベルを算出する悪路レベル算出部と、
   前記算出された悪路レベルの関数として前記スリップ率閾値を調整する閾値調整部と、
   を有することを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 請求項１に記載のブレーキ制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記車輪速センサの出力値に基づいて車輪の加減速度を算出する車輪加減速度算出部を有し、
   前記悪路レベル算出部は、前記算出された車輪加減速度の所定レベル以上の周波数領域の加算値に基づいて悪路レベルを算出していることを特徴とするブレーキ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のブレーキ制御装置において、
   前記閾値調整部は、前記算出された悪路レベルが大きいほど前記スリップ率閾値を大きくすることを特徴とするブレーキ制御装置。