JP2012101603A - 制動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の制動能力を適切に発揮させることができる制動力制御装置を提供すること。
【解決手段】車両の各車輪の制動力を制御可能であり、左右一対の車輪のうちスリップ量が相対的に大きい車輪（Ｓ１肯定）である第一車輪の制動力の増加を抑制し（Ｓ３）、かつスリップ量が相対的に小さい車輪である第二車輪の制動力を増加させる。第一車輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前でかつ当該ピークの近傍である（Ｓ２肯定）ときに第一車輪の制動力の増加を抑制するようにしてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、制動力制御装置に関する。

従来、ＡＢＳ制御等の制動力を制御する技術が提案されている。特許文献１には、高μ路急ブレーキであると判定した場合、少なくとも第１回目の増圧が、車輪がロックしない最大ホイールシリンダ圧の高μ路急ブレーキに伴う増加特性に対応した増圧勾配となるアンチスキッド制御装置の技術が開示されている。

特許文献２には、ロック間隔が長い側の車輪に対して増圧量を調整することにより、左右輪のブレーキの効きのばらつきを補償するアンチロックブレーキ制御装置の技術が開示されている。

特開２００７−２２４０４号公報 特開２００９−１７９３２２号公報

各車輪の制動力を制御するときに制動能力を適切に発揮させることについて、従来十分な検討がなされていない。例えば、各車輪の制動力が変動することによって他の車輪で発生可能な路面反力が制約を受けるなど、各車輪の制動能力を十分に発揮させることができないことがあった。

本発明の目的は、車輪の制動能力を適切に発揮させることができる制動力制御装置を提供することである。

本発明の制動力制御装置は、車両の各車輪の制動力を制御可能であり、左右一対の車輪のうちスリップ量が相対的に大きい車輪である第一車輪の制動力の増加を抑制し、かつスリップ量が相対的に小さい車輪である第二車輪の制動力を増加させることを特徴とする。

上記制動力制御装置において、前記第一車輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前に前記第一車輪の制動力の増加を抑制することが好ましい。

上記制動力制御装置において、前記第一車輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前でかつ当該ピークの近傍であるときに前記第一車輪の制動力の増加を抑制することが好ましい。

上記制動力制御装置において、前記第一車輪の制動力の増加を抑制するとは、前記第一車輪の制動力を保持することであることが好ましい。

上記制動力制御装置において、前記左右一対の車輪が前記車両の後輪である場合、前記後輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前に前記後輪の制動力の増加を停止することが好ましい。

上記制動力制御装置において、前記後輪の制動力の増加を停止するときの当該制動力の上限は、制動時における前記後輪の接地荷重変動量に基づくことが好ましい。

本発明にかかる制動力制御装置は、左右一対の車輪のうちスリップ量が相対的に大きい車輪である第一車輪の制動力の増加を抑制し、かつスリップ量が相対的に小さい車輪である第二車輪の制動力を増加させる。これにより、本発明にかかる制動力制御装置は、車輪の制動能力を適切に発揮させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる制動力制御装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、実施形態にかかる制動力制御装置を搭載した車両の要部を示す図である。 図３は、摩擦係数とスリップ率との関係を示すμ−ｓ線図である。 図４は、制動時の接地荷重の変動を示す図である。 図５は、従来の制動力制御と本実施形態の制動力制御について説明するための図である。

以下に、本発明の実施形態にかかる制動力制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（実施形態）
図１から図５を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、制動力制御装置に関する。図１は、本発明の実施形態にかかる制動力制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態にかかる制動力制御装置を搭載した車両の要部を示す図である。

従来、車両のＡＢＳ制御では、各輪独立で制動力が制御されていた。この場合、ある車輪の制御サイクルの変化（減圧→増圧）により、車体減速度が変化し、車輪の接地荷重変化が発生する。これにより、他の車輪のスリップ量を変化させてその車輪の制御サイクルに影響を与えてしまう。このように、各車輪の制御サイクルが相互に影響し合うことで、本来発生可能な減速度を出すことができなかった。

本実施形態の制動力制御装置１−１は、各車輪のスリップ量を監視して制動力の協調制御を行うことにより、不要な減圧を削減することができる。本実施形態によれば、各輪独立で制御がなされる場合よりも減圧が抑制される結果、各車輪に適切に制動能力を発揮させて車両の減速度を向上させることができる。

本実施形態は、下記の構成要素を有していることを前提とする。
（１）４輪の車輪速センサ。
（２）車体速センサ、あるいは車体速度を推定する機構およびロジック。
（３）車輪速度の微分値（車輪加速度）および車輪速度を計測するＥＣＵ。
（４）車体減速度センサ、あるいは車体加速度を推定演算するロジック。
（５）各輪のスリップ率を演算するロジック。
（６）左右のスリップ率差を演算するロジック。
（７）車輪加速度が一定の閾値を超えたか否か判断するロジック。
（８）制動力勾配（ブレーキ圧勾配）をコントロールできるアクチュエータ。

本実施形態の制動力制御装置１−１は、以下の効果を奏することができる。
均一な路面にて左右輪のスリップ率が異なる状態において、
（i）自輪の制動力をピークμスリップ率の直前で保持させ、その間に対称輪の制動力を増加させることで減速度が上がる。
（ii）結果的に、自輪の制動力は発生可能な路面反力に対して余裕ができるため、スリップ率（量）が低下する。
（iii）自輪は、路面反力に対して余裕ができる（スリップ率が復帰する）ので再度増圧を開始することができる。

上記（i）〜（iii）の繰り返しを左右輪で実施することで、フロント両輪の制動力が最大発生可能な路面反力に近づいていく。言い換えると、車両の減速度は、最大発生可能な減速度の状態に近づく。本実施形態の制動力制御装置１−１は、左右輪の制動力を協調して増加させていくことで、ブレーキ液圧の不要な減圧を削減し、タイヤのポテンシャルを引き出す制動力制御を可能とする。

図２に示すように、車両１００は、制動力制御装置１−１を備える。制動力制御装置１−１は、ＥＣＵ３０、制動力発生手段４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬおよびブレーキアクチュエータ５０を備える。ＥＣＵ３０は、車両１００の各車輪の制動力を制御することができる。車両１００は、制動装置として、ブレーキペダル２０、制動力発生手段４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬ、制動力発生手段側ブレーキ液配管４２ＦＬ，４２ＦＲ，４２ＲＬ，４２ＲＲ、ブレーキブースタ４３、マスタシリンダ４４およびブレーキアクチュエータ５０を備える。なお、本実施形態において、添字ＦＬは車両１００の左前輪、ＦＲは車両１００の右前輪、ＲＬは車両１００の左後輪、ＲＲは車両１００の右後輪にかかる構成要素であることをそれぞれ示す。

本実施形態において、制動力発生手段４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬを特に区別する必要がない場合、単に「制動力発生手段４１」とも記載する。同様にして、特に４輪を区別する必要がない場合、添字ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲを省略して、制動力発生手段側ブレーキ液配管４２等とも記載する。

ＥＣＵ３０が各車輪に発生させる制動力は、機械的な制動力、具体的には摩擦力を利用した制動力である。ＥＣＵ３０は、作動流体としてのブレーキ液の圧力（以下、単に「液圧」あるいは「ブレーキ液圧」とも記載する）により、各車輪に摩擦による機械的な車輪制動トルクを付与し、各車輪に車輪制動力を発生させる。本実施形態では、車輪制動力を単に「制動力」とも記載する。この車輪制動力により、車両１００が制動される。車輪制動力を発生させた各車輪に対して、車両１００を制動する路面反力が作用することで、車両１００に減速度が発生する。

制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＦＲ、４１ＲＬ、４１ＲＲは、機械式かつ摩擦式の制動手段であり、例えば、ブレーキパッドとディスクローターとの間に発生する摩擦力で制動力（摩擦制動力）を発生させる、摩擦制動装置である。制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＦＲ、４１ＲＬ、４１ＲＲは、供給される作動流体の液圧によって車輪を制動する制動力を発生させる。

ブレーキブースタ４３は、運転者によりブレーキペダル２０に入力されたペダル踏力を増加させる。ここで、ブレーキペダル２０は、ブレーキブースタ４３を介して運転者の踏力をマスタシリンダ４４へ伝えるペダルアーム２０Ａと、ペダルアーム２０Ａに取り付けられて運転者の踏力をペダルアーム２０Ａへ伝達するペダル本体２０Ｐを有する。運転者の踏力は、各車輪に車輪制動力を発生させるための力となる。マスタシリンダ４４は、ブレーキブースタ４３によって増加された踏力を、ブレーキ液圧へと変換する。ブレーキアクチュエータ５０は、変換されたブレーキ液圧をそのまま、または調節してそれぞれの制動力発生手段側ブレーキ液配管４２ＦＬ、４２ＦＲ、４２ＲＬ、４２ＲＲに伝える。

ブレーキアクチュエータ５０と、それぞれの制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＦＲ、４１ＲＬ、４１ＲＲとは、制動力発生手段側ブレーキ液配管４２ＦＬ、４２ＦＲ、４２ＲＬ、４２ＲＲによって接続される。また、ブレーキアクチュエータ５０とマスタシリンダ４４とは、マスタシリンダ側第１ブレーキ液配管４５Ａおよびマスタシリンダ側第２ブレーキ液配管４５Ｂによって接続されている。

マスタシリンダ４４、制動力発生手段側ブレーキ液配管４２ＦＬ、４２ＦＲ、４２ＲＬ、４２ＲＲ、マスタシリンダ側第１ブレーキ液配管４５Ａ、マスタシリンダ側第２ブレーキ液配管４５Ｂおよびブレーキアクチュエータ５０内に設けられるブレーキ液通路には、ブレーキ液が満たされている。

本実施形態において、ブレーキアクチュエータ５０は、それぞれの制動力発生手段側ブレーキ液配管４２ＦＬ、４２ＦＲ、４２ＲＬ、４２ＲＲのブレーキ液圧を個別に調節する機能を有する。ブレーキアクチュエータ５０は、それぞれの車輪に対して、それぞれ独立した大きさの車輪制動力を発生させることができる。制動力制御装置１−１が、ブレーキアクチュエータ５０を駆動制御することによって、ＡＢＳ制御やブレーキアシスト制御、ヒルスタートアシスト制御等が行われる。

ブレーキアクチュエータ５０は、ＥＣＵ３０によってその動作が制御され、目標とする車両の制動力（目標車両制動力）に応じた車輪制動力を各車輪に発生させる。ＥＣＵ３０は、例えば、マイクロコンピュータやメモリ等を組み合わせて構成され、各車輪に対する車輪制動力を制御する。ＥＣＵ３０には、ブレーキの操作状態、すなわち、車両１００の運転者によるブレーキペダル２０の操作状態を検出する手段（ブレーキ操作検出手段）として、マスタシリンダ圧力センサ３１、ストロークセンサ３２、踏力検出スイッチ３３が接続されている。制動力制御装置１−１は、少なくとも１つのブレーキ操作検出手段を備える。

ブレーキアクチュエータ５０は、マスタシリンダ４４からのブレーキ液圧を制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬへ伝達する第１液圧伝達系統５１Ａと、制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＲＲへ伝達する第２液圧伝達系統５１Ｂとを備える。第１液圧伝達系統５１Ａは、マスタシリンダ側第１ブレーキ液配管４５Ａによってマスタシリンダ４４と接続され、第２液圧伝達系統５１Ｂは、マスタシリンダ側第２ブレーキ液配管４５Ｂによってマスタシリンダ４４と接続される。

第１液圧伝達系統５１Ａでは、マスタシリンダ４４からのブレーキ液圧は、マスタシリンダ側第１ブレーキ液配管４５Ａ、流量制御弁である第１マスタカット弁５２Ａ、ブレーキ液通路である第１高圧ブレーキ液配管５８Ａ、保持ソレノイド弁５３ＦＲ、５３ＲＬを介して、制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬへ伝えられる。保持ソレノイド弁５３ＦＲ、５３ＲＬと制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬとの間には、減圧ソレノイド弁５４ＦＲ、５４ＲＬが接続されている。

保持ソレノイド弁５３ＦＲ、５３ＲＬおよび減圧ソレノイド弁５４ＦＲ、５４ＲＬを動作させることにより、制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬに作用するブレーキ液圧を増減させて、右前輪および左後輪の制動力がそれぞれ調整される。例えば、保持ソレノイド弁５３ＦＲ、５３ＲＬおよび減圧ソレノイド弁５４ＦＲ、５４ＲＬの開時間と閉時間とのデューティー比を変更することにより、制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬに作用するブレーキ液圧を増減させる。

第２液圧伝達系統５１Ｂでは、マスタシリンダ４４からのブレーキ液圧は、マスタシリンダ側第２ブレーキ液配管４５Ｂ、流量制御弁である第２マスタカット弁５２Ｂ、ブレーキ液通路である第２高圧ブレーキ液配管５８Ｂ、保持ソレノイド弁５３ＦＬ、５３ＲＲを介して、制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＲＲへ伝えられる。保持ソレノイド弁５３ＦＬ、５３ＲＲと制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＲＲとの間には、減圧ソレノイド弁５４ＦＬ、５４ＲＲが接続されている。

保持ソレノイド弁５３ＦＬ、５３ＲＲおよび減圧ソレノイド弁５４ＦＬ、５４ＲＲを動作させることにより、制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＲＲに作用するブレーキ液圧を増減させて、左前輪および右後輪の制動力がそれぞれ調整される。例えば、保持ソレノイド弁５３ＦＬ、５３ＲＲおよび減圧ソレノイド弁５４ＦＬ、５４ＲＲの開時間と閉時間とのデューティー比を変更することにより、制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＲＲに作用するブレーキ液圧を増減させる。

流量制御弁である第１マスタカット弁５２Ａおよび第２マスタカット弁５２Ｂ（以下、必要に応じてマスタカット弁５２と記載する）は、リニアソレノイドおよびスプリングを有している。そして、マスタカット弁５２は、ソレノイドが非通電時には開いた状態となり、また、ソレノイドへ供給する電流を調整することで、開度を調整可能な常開型の電磁流量制御弁である。マスタカット弁５２は、リニアソレノイドを用いることにより、開度がリニアに変化する。マスタカット弁５２は、開度を調整することにより、出口のブレーキ液圧Ｐｅと入口のブレーキ液圧Ｐｉとの間に差圧（マスタカット弁差圧）ΔＰ＿ＳＭＣ（＝Ｐｅ−Ｐｉ）を作り出すことができると共に、当該差圧ΔＰ＿ＳＭＣをリニアに変化させることができる。

第１マスタカット弁５２Ａ、第２マスタカット弁５２Ｂの入口側の圧力は、マスタシリンダ圧力センサ３１によって検出され、ＥＣＵ３０に取得される。また、第１高圧ブレーキ液配管５８Ａ、第２高圧ブレーキ液配管５８Ｂの内部におけるブレーキ液圧は、これらに取り付けられる第１出口側ブレーキ液圧センサ３６Ａ、第２出口側ブレーキ液圧センサ３６Ｂによって検出されて、ＥＣＵ３０に取得される。なお、マスタカット弁差圧は、マスタカット弁５２に供給する制御電流から求めることもできる。

減圧ソレノイド弁５４ＦＲ、５４ＲＬの出口およびマスタシリンダ側第１ブレーキ液配管４５Ａは、それぞれ第１ブレーキ液リザーバ５７Ａに接続されている。また、減圧ソレノイド弁５４ＦＬ、５４ＲＲの出口およびマスタシリンダ側第２ブレーキ液配管４５Ｂは、それぞれ第２ブレーキ液リザーバ５７Ｂに接続されている。

ブレーキアクチュエータ５０は、第１液圧伝達系統５１Ａの液圧を調整するため、第１液圧伝達系統５１Ａ内のブレーキ液を加圧する第１ポンプ５６Ａを備え、また、第２液圧伝達系統５１Ｂの液圧を調整するため、第２液圧伝達系統５１Ｂ内のブレーキ液を加圧する第２ポンプ５６Ｂを備える。第１ポンプ５６Ａが第１液圧伝達系統５１Ａ内のブレーキ液を加圧することにより、制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬへ与えられるブレーキ液の圧力、すなわち液圧が上昇する。同様に、第２ポンプ５６Ｂが第２液圧伝達系統５１Ｂ内のブレーキ液を加圧することにより、制動力発生手段４１ＦＬ、４１ＲＲへ与えられる液圧が上昇する。

第１ポンプ５６Ａおよび第２ポンプ５６Ｂは、ポンプ駆動用電動機５５によって駆動される。ＥＣＵ３０は、電流計３４から検出されるポンプ駆動用電動機５５の駆動電流や、レゾルバ３５から検出されるポンプ駆動用電動機５５の回転角度に基づいて、ポンプ駆動用電動機５５の動作を制御する。

第１マスタカット弁５２Ａ、第２マスタカット弁５２Ｂを開いた状態とすると、第１ポンプ５６Ａおよび第２ポンプ５６Ｂから吐出されるブレーキ液は、マスタカット弁５２と第１ブレーキ液リザーバ５７Ａ、第２ブレーキ液リザーバ５７Ｂとの間を循環する。このため、マスタカット弁差圧は発生しない。一方、第１マスタカット弁５２Ａ、第２マスタカット弁５２Ｂへ制御電流を流し、これらの開度を小さくすると、マスタカット弁差圧が発生する。これによって、制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬ、４１ＦＬ、４１ＲＲに作用するブレーキ液圧を、マスタシリンダ４４内のブレーキ液圧以上に増圧できる。

また、第１ポンプ５６Ａおよび第２ポンプ５６Ｂが作動していない状態であっても、第１マスタカット弁５２Ａおよび第２マスタカット弁５２Ｂの開度を小さくすることで、制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬ、４１ＦＬ、４１ＲＲに作用するブレーキ液圧を保持することができる。マスタシリンダ４４内のブレーキ液圧が低下したとしても、マスタシリンダ４４内のブレーキ液圧の変化に応じてマスタカット弁５２の開度を小さくすることで、マスタカット弁差圧を発生させて制動力発生手段４１ＦＲ、４１ＲＬ、４１ＦＬ、４１ＲＲに作用するブレーキ液圧を保持することができる。

ＥＣＵ３０には、電流計３４と、レゾルバ３５と、第１出口側ブレーキ液圧センサ３６Ａと、第２出口側ブレーキ液圧センサ３６Ｂと、車輪速センサ３７とが接続されている。車輪速センサ３７は、車両１００の各車輪に配置されており、各車輪の車輪速をそれぞれ検出してＥＣＵ３０に出力する。また、ＥＣＵ３０には、車体減速度センサ３８が接続されている。車体減速度センサ３８は、車両１００の前後方向の加速度を検出するものであり、車両１００の車体減速度を検出することができる。車体減速度センサ３８の検出結果を示す信号は、ＥＣＵ３０に出力される。

ＥＣＵ３０は、ブレーキアクチュエータ５０の動作を制御して、各車輪の目標とする車輪制動力である目標車輪制動力を発生させる。ＥＣＵ３０は、目標車両制動力に基づいて、各車輪の目標車輪制動力を決定する。ここで、目標車両制動力とは、例えば、運転者によるブレーキペダル２０の操作状態量に応じた、車両１００の制動に要する目標値のことである。ブレーキペダル２０の操作状態量とは、例えば、ペダルストローク量、ペダルストローク位置、踏力、ペダル操作速度等である。また、目標車輪制動力とは、目標車両制動力を車両１００に働かせるためにそれぞれの車輪に分担させる制動力のことである。

ＥＣＵ３０は、目標車輪制動力に対して実際の車輪制動力が不足する場合、その車輪の制動力発生手段４１に供給するブレーキ液圧を増圧する。この増圧モードでは、その車輪に対応する保持ソレノイド弁５３を開弁し、減圧ソレノイド弁５４を閉弁する。このときに、保持ソレノイド弁５３のデューティー制御によって増圧速度を制御することもできる。また、ＥＣＵ３０は、目標車輪制動力を発生させるためにマスタシリンダ圧が不足する場合、ポンプ５６を駆動することができる。

一方、目標車輪制動力に対して実際の車輪制動力が上回る場合、ＥＣＵ３０は、その車輪の制動力発生手段４１に供給するブレーキ液圧を減圧する。この減圧モードでは、その車輪に対応する保持ソレノイド弁５３を閉弁し、減圧ソレノイド弁５４を開弁する。また、ブレーキアクチュエータ５０は、各車輪の制動力発生手段４１に供給するブレーキ液圧を保持することが可能である。この保持モードでは、ＥＣＵ３０は、保持対象の車輪に対応する保持ソレノイド弁５３および減圧ソレノイド弁５４を閉弁する。

ＥＣＵ３０は、ＡＢＳ制御を実行することができる。従来、ＡＢＳ制御では、各輪独立で制動力が制御されていた。例えば、各車輪において、自輪のスリップ量に基づいて自輪の制動力が制御されていた。制動力制御の一連の制御サイクルの一例について、図３を参照して説明する。図３は、車輪（タイヤ）に対する路面の摩擦係数μと車輪のスリップ率ｓとの関係を示すμ−ｓ線図である。図３において、横軸は車輪のスリップ率ｓ、縦軸は路面の摩擦係数μを示す。

制動時において、制動力の増加に応じてスリップ率ｓが増加する。比較的スリップ率ｓが小さな領域では、矢印Ｙ１に示すようにスリップ率ｓの増加に応じて摩擦係数μが増加する。しかしながら、スリップ率ｓがある程度まで増加すると、スリップ率ｓの増加に対する摩擦係数μの増加の割合が低下していき、摩擦係数μはピークμ1に達する。摩擦係数μがピークμ1に達した後は、矢印Ｙ２に示すようにスリップ率ｓの増加に対して摩擦係数μが減少する。

摩擦係数μとスリップ率ｓとの関係を示すμ−ｓ特性には、このようにピークμ1が存在する。このため、各車輪の制動力発生手段４１に対するブレーキ液圧を増加させていくときに、増圧初期は制動力が増加してスリップ率ｓが増加すると摩擦係数μも増加し（Ｙ１）、摩擦係数μがピークμ1を超えるとスリップ率ｓの増加に対して摩擦係数μが減少する（Ｙ２）。また、摩擦係数μがピークμ1を超えると、スリップ率ｓの成長が加速する。すなわち、ブレーキ液圧がピークμ1に対応するブレーキ液圧よりも大きい場合、ピークμ1に対応するブレーキ液圧よりも小さい場合と比較して、単位時間あたりのスリップ率ｓの変化が大きくなる。

従来、ＡＢＳ制御では、制動力発生手段４１に対するブレーキ液圧を増圧するときに、摩擦係数μがピークμ1を超えてからブレーキ液圧を減圧していた。例えば、スリップ率ｓに基づいて、摩擦係数μがピークμ1を超えたことを検出すると減圧がなされる。このようにすることで、各車輪に対してその時点で作用可能な最大の路面反力（減速度）に対応する制動力まで制動力を増加させることが可能となる。減圧が完了してスリップ率ｓが低下した後は、再び増圧モードに移行して一連のＡＢＳサイクルが繰り返される。しかしながら、各輪独立で制動力が制御される場合、以下に説明するようにタイヤのポテンシャルを十分に引き出すことができないことがある。

図４は、制動時の接地荷重の変動を示す図、図５は、従来の制動力制御と本実施形態の制動力制御について説明するための図である。図４において、符号１は車輪を示す。本実施形態において、右前輪１ＦＲと左前輪１ＦＬとを区別する必要がない場合、単に「前輪１Ｆ」とも記載する。また、右後輪１ＲＲと左後輪１ＲＬとを区別する必要がない場合、単に「後輪１Ｒ」とも記載する。符号２ＦＲ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬは、それぞれ右前，左前，右後，左後のタイヤを示す。また、Ｗf1およびＷr1は、平坦路に停車しているときの前輪重量（前輪接地荷重）および後輪重量（後輪接地荷重）をそれぞれ示す。Ｗf2およびＷr2は、制動時の前輪重量および後輪重量をそれぞれ示す。

制動時の前輪重量Ｗf2および後輪重量Ｗr2は、車両１００の減速度に応じて変化する。ΔＷfは前輪重量の変動量、ΔＷrは後輪重量の変動量をそれぞれ示している。例えば、右前輪１ＦＲについて、車輪の運動方程式から以下の式（１）および式（２）が成立する。
Ｉ・ｄω／ｄｔ＝μ・Ｗ(α)・Ｒ−Ｆfr・Ｒ…（１）
Ｗ(α)＝Ｗf／２＋（Ｈ／Ｌ）・（Ｗ／２）・α…（２）

ここで、Ｗ：車両重量、Ｗf：前輪重量、Ｗr：後輪重量、Ｗ(α)：右前輪の接地荷重、Ｌ：ホイールベース、Ｈ：重心高、α：減速度、Ｒ：タイヤ径、ｄω／ｄｔ：車輪の角加速度、Ｆfr：右前輪制動力、Ｆfl：左前輪制動力、Ｆrr：右後輪制動力、Ｆrl：左後輪制動力、μ：タイヤ−路面摩擦係数、Ｉ：タイヤの慣性をそれぞれ示す。

また、減速度αは、下記式（３）で表すことができる。
α＝（Ｆfr＋Ｆfl＋Ｆrr＋Ｆrl）／Ｗ…（３）

ここで、Ｉ・ｄω／ｄｔ≦０となるとタイヤ２がロック域になると仮定すると、右前タイヤ２ＦＲをロックさせないためには、上記式（１）〜（３）より、右前輪制動力Ｆfrは、下記式（４）を満たす必要がある。
Ｆfr≧Ｋ１・（Ｆfl＋Ｆrr＋Ｆrl）＋Ｋ２…（４）
なお、Ｋ１，Ｋ２はそれぞれ定数である。

上記式（２）から、右前輪制動力Ｆfrは、摩擦係数μがピーク値μ1のときに、下記式（５）で示す、大きさが最大の制動力Ｆfr＿maxとなることがわかる。
Ｆfr＿max＝μ1・（Ｗf／２＋（Ｈ／Ｌ）・（Ｗ／２）・μ1・ｇ）…（５）

上記式（４）に示されるように、右前タイヤ２ＦＲをロックさせることなく右前輪１ＦＲで出し得る発生可能な制動力が、他の車輪１ＦＬ，１ＲＲ，１ＲＬの制動力によって律束される。つまり、各車輪１の制動力は、他の車輪１で出し得る発生可能な制動力に影響を与える。従って、各輪独立な制御では、以下に図５を参照して説明するように、最大発生可能な路面反力に対応する制動力まで制動力を到達させることができない。

図５には、（ａ）従来の制動力制御および（ｂ）本実施形態の制動力制御に係るタイムチャートがそれぞれ示されている。

従来のＡＢＳ制御における制動力制御では、右前輪制動力Ｆfr＿uと左前輪制動力Ｆfl＿uとが協調することなく独立して制御されていた。例えば、右前輪１ＦＲのスリップ量に基づいて右前輪制動力Ｆfr＿uが、左前輪１ＦＬのスリップ量に基づいて左前輪制動力Ｆfl＿uがそれぞれ制御されていた。これにより、発生可能路面反力Ｆs＿uを最大発生可能路面反力Ｆs＿maxに到達させることができなかった。

ここで、最大発生可能路面反力Ｆs＿maxとは、理論上発生可能な最大の路面反力であり、例えば、路面コンディションが一定の条件下で、車両前方への荷重移動がピークでかつ一定している場合に発生可能な最大の路面反力である。最大発生可能路面反力Ｆs＿maxは、タイヤ２のポテンシャルを示す値である。

また、発生可能路面反力Ｆs＿uとは、車両１００における荷重移動の結果、その時点で発生可能な路面反力を示す。つまり、発生可能路面反力Ｆs＿uは、荷重移動の大きさに応じて変動する。荷重移動がピークに達していなければ、発生可能路面反力Ｆs＿uの大きさは、最大発生可能路面反力Ｆs＿maxの大きさを下回る。図５では、時刻Ａにおいて右前輪１ＦＲの減圧が既に終了して保持モードとなっている。その後に増圧がなされることで、矢印Ｙ３に示すように右前輪制動力Ｆfr＿uが上昇していく。

一方、右前輪１ＦＲよりも先に増圧が開始されていた左前輪１ＦＬでは、時刻Ｂに制動力Ｆfl＿uが発生可能路面反力Ｆs＿uに達して、スリップ量の増大に基づいて減圧がなされる。左前輪１ＦＬにおいて減圧がなされ、左前輪制動力Ｆfl＿uが低下することで、前輪１Ｆへの荷重移動量が減少する。これにより、前輪１Ｆにおける発生可能路面反力Ｆs＿uは、矢印Ｙ４に示すように減少してしまう。

その結果、右前輪制動力Ｆfr＿uは、最大発生可能路面反力Ｆs＿maxに到達することはできず、時刻Ｃにおいて発生可能路面反力Ｆs＿uに到達した時点で摩擦係数μがピークμ1に達し、右前輪１ＦＲの減圧がなされてしまう。このように、各輪の制動力の制御が独立してなされると、各輪は最大発生可能路面反力Ｆs＿maxよりも小さな発生可能路面反力Ｆs＿uに到達した時点で減圧がなされてしまう。

ここで、各輪のスリップ率は、下記式（６）で示される。
（発生可能路面反力−各輪の制動力） ∝ 各輪のスリップ率…（６）

つまり、各輪の制動力が発生可能路面反力相当であれば、各輪のスリップ率の差は小さくなる。一方で、均一路において、ある輪、例えば左前輪１ＦＬにおいて、発生可能路面反力よりも左前輪制動力Ｆfl＿uが小さい場合は、左前輪１ＦＬではスリップ率が小さくなるものの、対称輪ではスリップ率が大きくなる。例えば、図５の時刻Ｃにおいて、左前輪制動力Ｆfl＿uが発生可能路面反力Ｆs＿uを大きく下回るため、左前輪１ＦＬのスリップ率は小さい。一方で、左前輪制動力Ｆfl＿uが小さいことで、車両前方への荷重移動も小さなものとなり、発生可能路面反力Ｆs＿uが低レベルである。よって、対称輪である右前輪１ＦＲは、本来発生できる制動力（最大発生可能路面反力Ｆs＿max）前にスリップ率が増加してＡＢＳサイクルが発生してしまう。このようにして、各輪の制動力が独立で制御されると、交互にＡＢＳサイクルが発生するなどにより、左右輪のスリップ率の差が大きくなってしまう。

本実施形態の制動力制御装置１−１は、左右輪のスリップ率を比較して、路面反力に余裕があるか否かを判断する。発生可能路面反力に対して制動力に余裕がある場合は、スリップが成長した車輪におけるブレーキ液圧の増圧を抑制して制動力の増加を抑制し、かつ余裕のある車輪の制動力を上げていく。すなわち、左右一対の車輪１のうちスリップ量が相対的に大きい車輪１である第一車輪の制動力の増加を抑制し、かつスリップ量が相対的に小さい車輪１である第二車輪の制動力を増加させる。また、第一車輪の制動力の増加を抑制する制御は、第一車輪に対する路面の摩擦係数μがピークμ1に達する前、すなわち増圧モードにおいて第一車輪の制動力が発生可能路面反力に対して余裕がある間に行われる。

第一車輪の制動力の増加が抑制されている間に、第二車輪の制動力が増加して左右のスリップ量が逆転すると、それまで第二車輪であった車輪が第一車輪となり、制動力の増加が抑制される。一方、それまで第一車輪であった車輪は第二車輪として制動力が増加される。このように、制動力制御装置１−１は、左右の制動力を協調させて交互に増加させていくことで、発生可能路面反力Ｆsを引き上げ、左右両輪の制動力を最大発生可能路面反力Ｆs＿maxに近づけていく。

図１および図５を参照して、本実施形態の制動制御について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、車両１００の制動時に実行される。また、図１の制御フローは、右前輪１ＦＲおよび左前輪１ＦＬのそれぞれについて並行して、あるいは交互に実行される。ここでは、図１の制御フローが左前輪１ＦＬに関して実行される場合について説明する。

まず、ステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、下記条件１および条件２が共に成立するか否かが判定される。
（条件１）前輪１Ｆの両輪とも増圧モードである。
（条件２）自輪スリップ量−対称輪スリップ量＞Ｘである。

条件１は、右前輪１ＦＲおよび左前輪１ＦＬのそれぞれにおいて制動力発生手段４１に対するブレーキ液圧を増圧するモードであることを示す。条件２は、自輪である左前輪１ＦＬのスリップ量が、対称輪である右前輪１ＦＲのスリップ量よりも大きく、自輪と対称輪とのスリップ量の差が所定量Ｘよりも大きいことを示す。条件２が成立する場合、自輪である左前輪１ＦＬは、スリップ量が相対的に大きい第一車輪であり、対称輪である右前輪１ＦＲは、スリップ量が相対的に小さい第二車輪である。図５（ｂ）では、例えば時刻Ｂにおいて右前輪１ＦＲおよび左前輪１ＦＬが共に増圧モードであり、条件１が成立している。

ＥＣＵ３０は、車輪速センサ３７によって検出された右前輪１ＦＲの車輪速と、左前輪１ＦＬの車輪速と、推定した車体速度Ｖrefとに基づいて、条件２の成立判定を行う。車体速度Ｖrefは、例えば、車輪速センサ３７によって検出された各車輪１の車輪速度に基づいて算出される。車体速度Ｖrefは、例えば、後輪１Ｒの車輪速度を基準として算出されてもよい。また、各車輪のスリップ量は、例えば、下記式（７）によって算出することができる。
Slip ＝ Ｖref−Ｖw…（７）
ここで、Slip：スリップ量、Ｖw：各車輪の車輪速度である。また、各車輪のスリップ率は、スリップ量Slipを車体速度Ｖrefで除して求めることができる。

ステップＳ１の判定の結果、上記条件１および条件２が共に成立すると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）にはステップＳ１に移行する。

ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、下記条件３〜条件６が全て成立するか否かが判定される。
（条件３）均一路である。
（条件４）高Ｇ域である。
（条件５）自輪がスリップ状態である。
（条件６）車輪加速度＜車体加速度＋Ｙである。

条件３は、例えば、路面の凹凸の少ない良路を走行中であることを示す。条件４は、比較的路面μが大きく、大きな減速度が発生する道路を走行中であることを示す。条件５は、例えば、自輪のスリップ量（あるいはスリップ率）が所定量以上であることを示す。

条件６は、自輪がスキッド状態にあるか否かを判定するもの、言い換えると、自輪に対する路面の摩擦係数μがピークμ1に達する前であるか否かを判定するものである。自輪に対する摩擦係数μがピークμ1に達してスキッド状態にあると、自輪の車輪加速度（車輪の減速度の大きさ）が、車体加速度（車両１００の減速度の大きさ）を上回る。自車輪がスキッド状態にある場合、自車輪の制動力を保持しようとすると、スリップが成長して自車輪がロックすることがある。一方、自輪の車輪加速度が車体加速度を大きく超えていない場合、すなわち自車輪がスキッド状態にない場合、ロックさせることなく自車輪の制動力を保持しておくことが可能である。

条件６は、自車輪の加速度が、車体加速度に所定の加速度Ｙを加算した値よりも小さいことと定められている。所定の加速度Ｙは、例えば、実験の結果に基づいて定められる。条件５および条件６は、例えば、自車輪に対する路面の摩擦係数μがピークに達する前でかつ当該ピークの近傍であるときに成立するように定められてもよい。一例として、図３のμ−ｓ線図において、ピークμ1の近傍の摩擦係数μとは、ピークμ1を中心とした摩擦係数μのプラス側に凸である曲線部の摩擦係数μとすることができる。図５（ｂ）では、時刻Ｂにおいて条件３〜条件６が全て成立してステップＳ２で肯定判定がなされる。

ステップＳ２の判定の結果、条件３〜条件６が全て成立すると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）にはステップＳ１に移行する。

ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、自輪に対する保持要求処理が開始される。ＥＣＵ３０は、自車輪の制動力発生手段４１に供給するブレーキ液圧を保持する。例えば、左前輪１ＦＬの制動力発生手段４１ＦＬに供給するブレーキ液圧を保持する場合、保持ソレノイド弁５３ＦＬおよび減圧ソレノイド弁５４ＦＬが閉弁される。ステップＳ３が実行されると、本制御フローは終了する。図５では、時刻Ｂにおいて左前輪１ＦＬにおいてブレーキ液圧の保持が開始され、左前輪制動力Ｆflは、略一定で推移する。時刻Ｂ以降において、右前輪制動力Ｆfrの増加に応じて前輪１Ｆへの荷重移動量が増加することで、発生可能路面反力Ｆsが増加している。これにより、制動力を保持していた左前輪１ＦＬでは、制動力を増加させる余地が増す。

時刻Ｃにおいて、右前輪制動力Ｆfrが左前輪制動力Ｆflに追いつき、左右輪のスリップ量の大きさが逆転する。これにより、それまで第一車輪であった左前輪１ＦＬが第二車輪となり、第二車輪であった右前輪１ＦＲが第一車輪となる。よって、時刻Ｃ以降は、右前輪制動力Ｆfrが保持され、左前輪制動力Ｆflが増加される。そして、左前輪制動力Ｆflが発生可能路面反力Ｆsに到達すると、スリップ量に基づいて左前輪１ＦＬにおいてブレーキ液圧の減圧がなされる。このときの減圧量ΔＦは、従来の制御における減圧量ΔＦ＿uよりも少ない減圧量とすることができる。これは、左右輪の制動力が協調制御されていることで可能となるものである。

本実施形態の制動力制御では、左右輪の制動力を交互に上げていくことで、左右輪のスリップ量の差が広がることを抑制することができる。一方の車輪の減圧がなされる前に、対称輪の制動力が十分に増加していることで、発生可能路面反力Ｆsを高いレベルに保つことができる。このため、減圧モードにおける減圧量ΔＦが小さなものであっても、適切にスリップ量を低減させて増圧を再開することができる。また、減圧量ΔＦが小さなものとされることで、発生可能路面反力Ｆsの低下を抑制することができる。更に、減圧量ΔＦが小さいことで、減圧した車輪１の制動力を短時間で発生可能路面反力Ｆsまで回復させることができる。よって、本実施形態の制動力制御によれば、発生可能路面反力Ｆsを最大発生可能路面反力Ｆs＿maxに向けて上昇させていくことが可能となる。

このように、本実施形態の制動力制御によれば、左右輪の制動力を協調制御することでブレーキ液圧を減圧する頻度を低減すること、およびブレーキ液圧を減圧するときの減圧量ΔＦを低減することができる。その結果、発生可能路面反力Ｆsを増加させて、タイヤ２のポテンシャルを引出し、車輪１の制動能力を適切に発揮させることが可能である。これにより、本実施形態の制動力制御がなされる場合の減速度αは、従来の制動力制御がなされる場合の減速度α＿uよりも大きな減速度となる。つまり、本実施形態の制動力制御装置１−１によれば、ＡＢＳの制動力制御における減圧を抑制し、減速度を向上させることができる。減速度の向上により、車輪１のロックの抑制による車両１００の安定性向上と、制動距離の短縮とを高次元で両立させることが可能となる。

本実施形態では、ステップＳ３において自輪の制動力（ブレーキ液圧）が保持されたが、これには限定されない。条件１〜条件６が全て成立して自輪の制動力の増加を抑制するときに、制動力を保持することに代えて、制動力の増加速度を抑制しつつ制動力を増加させてもよく、あるいは制動力を減少させてもよい。なお、以下の説明では、予め定められた条件（例えば、条件１〜条件６の全て）が成立して増圧モードの途中で自輪の制動力の増加を抑制する制御を単に「制動力増加抑制制御」とも記載する。制動力増加抑制制御において、制動力の増加速度を抑制するためには、ブレーキ液圧の増加速度を抑制するようにすればよく、制動力を減少させるためには、ブレーキ液圧を減少させるようにすればよい。

ＥＣＵ３０は、制動力増加抑制制御において、制動力の増加速度を抑制する場合、例えば、制動力増加抑制制御を開始する前の増加速度よりも制動力の増加速度を低下させる。また、第一車輪の制動力の増加速度（増圧勾配）は、第二車輪の制動力の増加速度よりも小さくされる。制動力増加抑制制御において、制動力の増加速度は、例えば、自輪のスリップ量が増加しない範囲の増加速度とされてもよい。また、他の車輪における制動力の変化等によって自車輪のスリップ量が増加する場合に自車輪の制動力を減少させるようにしてもよい。ブレーキ液圧の増加や減少を精度よく制御するためには、任意の開度に制御可能なバルブによって制動力発生手段４１に供給する油圧を制御することが好ましい。

なお、本実施形態では、前輪１Ｆにおいて両輪とも増圧モードであること（条件１成立）を制動力増加抑制制御の開始条件に含むが、これには限定されない。対称輪が増圧モード以外のモード、例えば減圧モードや保持モードであっても、制動力増加抑制制御を開始できるようにしてもよい。

また、本実施形態では、均一路（条件３成立）および高Ｇ域（条件４成立）を制動力増加抑制制御の開始条件に含むが、これには限定されない。均一路以外の道路や、高Ｇ域以外の道路において、制動力増加抑制制御を開始できるようにしてもよい。

本実施形態では、前輪１Ｆの制動力制御において制動力増加抑制制御が実行されたが、後輪１Ｒの制動力制御において制動力増加抑制制御が実行されてもよい。前輪１Ｆの場合と同様にして、後輪１Ｒにおいて、自車輪のスリップ量が対称輪のスリップ量を上回る場合に、自車輪において制動力増加抑制制御を実行することができる。これにより、後輪１Ｒの左右輪におけるスリップ量の差を縮めて、車両１００において発生可能な制動力のレベルを高めることができる。左後輪１ＲＬおよび右後輪１ＲＲのうち、スリップ量が相対的に大きい車輪１である第一車輪の制動力の増加を抑制し、スリップ量が相対的に小さい車輪１である第二車輪（対称輪）の制動力を増加させることで、左右輪のスリップ量の差を小さなものとすることができる。また、左右後輪のスリップ量の差を縮めつつ、左右輪で交互に制動力を増加させていくことで、前輪１Ｆへの荷重移動量を増加させ、前輪１Ｆの発生可能路面反力Ｆsを上昇させることができる。

このように、前輪１Ｆの制動力だけでなく、後輪１Ｒの制動力を協調制御することで、各輪の発生可能路面反力Ｆs、特に前輪１Ｆの発生可能路面反力Ｆsを増加させることができる。なお、車両１００全体の制動力の増加に応じて、荷重移動により後輪１Ｒの接地荷重は減少する。このため、制動力の増加による荷重移動が生じても後輪１Ｒの摩擦係数μがピークに達しないように、後輪１Ｒの制動力に対してピークμに基づく上限を定めてもよい。

例えば、後輪１Ｒの接地荷重の変動量に基づき、最も前方に荷重が移動したときに後輪１Ｒにおいて摩擦係数μがピーク値μ1に到達しないように後輪１Ｒの制動力（ブレーキ液圧）に上限が設けられてもよい。一例として、前輪１ＦのＡＢＳサイクルにおけるスリップ量の推移や、車体減速度等に基づいて後輪１Ｒの制動力の上限が定められてもよい。後輪１Ｒの制動力に上限が設けられ、後輪１Ｒに対する路面の摩擦係数μがピークに達する前に後輪１Ｒの制動力の増加が停止されることで、車両１００の挙動安定性を向上させることができる。

なお、本実施形態のブレーキアクチュエータ５０は、液圧により制動力を発生させるものであったが、これには限定されない。ブレーキアクチュエータ５０は、他の公知の方法で制動力を発生させ、制動力を制御するものであってもよい。

上記の実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

以上のように、本発明にかかる制動力制御装置は、車輪の制動能力を適切に発揮させるのに適している。

１−１ 制動力制御装置
１ 車輪
２ タイヤ
３０ ＥＣＵ
４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬ 制動力発生手段
５０ ブレーキアクチュエータ
１００ 車両
Ｆfr 右前輪制動力
Ｆfl 左前輪制動力
Ｆs 発生可能路面反力
Ｆs＿max 最大発生可能路面反力

Claims (6)

1. 車両の各車輪の制動力を制御可能であり、
   左右一対の車輪のうちスリップ量が相対的に大きい車輪である第一車輪の制動力の増加を抑制し、かつスリップ量が相対的に小さい車輪である第二車輪の制動力を増加させる
   ことを特徴とする制動力制御装置。
2. 前記第一車輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前に前記第一車輪の制動力の増加を抑制する
   請求項１に記載の制動力制御装置。
3. 前記第一車輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前でかつ当該ピークの近傍であるときに前記第一車輪の制動力の増加を抑制する
   請求項１に記載の制動力制御装置。
4. 前記第一車輪の制動力の増加を抑制するとは、前記第一車輪の制動力を保持することである
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制動力制御装置。
5. 前記左右一対の車輪が前記車両の後輪である場合、前記後輪に対する路面の摩擦係数がピークに達する前に前記後輪の制動力の増加を停止する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の制動力制御装置。
6. 前記後輪の制動力の増加を停止するときの当該制動力の上限は、制動時における前記後輪の接地荷重変動量に基づく
   請求項５に記載の制動力制御装置。

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