JP3132190B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の運動状態を制御す
る車両制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両制御装置は一般に、車輪と路面との
間に発生する前後力，横力および上下力の少なくとも一
つである車輪状態量を変化させる手段を有し、その手段
を用いて車両の運動状態を制御するように構成される。
この装置の一従来例は特開昭６１−２２９６１６号公報
に記載の駆動力前後配分制御装置であって、常に車体の
実ヨーレイトが目標ヨーレイトに追従するように、駆動
力の前後輪への配分比率を制御することによって前輪の
横力と後輪の横力との関係（具体的には、ヨーイングモ
ーメント）を制御するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、上記車輪
状態量を制御する際には、車輪に実際に加わっている負
荷の程度、すなわち限界までの余裕度の大小を考慮する
ことが車両の運動状態を予定通り制御するために大切で
あることに気付き、さらに、その負荷の程度を表すパラ
メータとして、車輪と路面との間に実際に発生している
前後力と横力との合力である実摩擦力の、車輪と路面と
の間の実際の摩擦係数と車輪と路面との間に実際に発生
している上下力との積である最大摩擦力に対する比率で
ある車輪の摩擦力利用率が有用であることにも気付い
た。

【０００４】しかし、前記公報に記載の駆動力前後配分
制御装置は、各車輪に実際に加わっている負荷の程度は
考慮せず、車体の実際の挙動（具体的には、実ヨーレイ
トと目標ヨーレイトとの関係）だけを考慮して前後配分
比率を制御することによって車輪状態量として車輪の横
力を制御する。そのため、この装置では、一部の車輪の
みが負荷が過大となって限界に近づいてしまい、車体の
挙動が予定通りに制御されない可能性がある。

【０００５】以上要するに、従来の車両制御装置は、そ
の公報に記載の駆動力前後配分制御装置に代表されるよ
うに、各車輪の負荷を考慮して車輪状態量を制御するよ
うには設計されていないため、一部の車輪について負荷
が過大となって車両の運動状態が予定通りに制御されな
い可能性があるという問題があるのであり、本発明はこ
の問題を解決することを課題としてなされたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１の発明は、複数の車輪を備えた車両の運動
状態を制御する車両制御装置を、図１に示すように、
(a) 車両の全ての車輪の各々と路面との間の実際に発生
している前後力と横力との合力である実摩擦力の、全て
の車輪の各々と路面との間の実際の摩擦係数と各車輪と
路面との間に実際に発生している上下力との積である最
大摩擦力に対する比率である車輪の摩擦力利用率を各車
輪毎に取得する車輪摩擦力利用率取得手段１と、(b) 前
後力，横力および上下力のうちの少なくとも一つである
車輪状態量を変化させる車輪状態量変化手段２と、(c)
車輪摩擦力利用率取得手段１により取得された全ての車
輪各々の実際に車輪摩擦力利用率に基づいて、各車輪毎
の目標車輪摩擦力利用率を求め、車輪状態変化手段２を
介して、全ての車輪各々の実際の車輪摩擦力利用率を車
輪毎に決定された目標摩擦力利用率に近づける車輪摩擦
力利用率制御手段３とを含むことを特徴とする。また、
請求項２の発明は、さらに、車輪摩擦力利用率制御手段
３が、全ての車輪の各々の目標車輪摩擦力利用率をほぼ
同じ値に決定する手段を含むことを特徴とする。

【０００７】なお、ここにおける「車輪摩擦力利用率取
得手段１」は例えば、車輪の前後力および横力をセンサ
によりそれぞれ直接に検出してそれらの合力として車輪
の実摩擦力を取得する方式とすることができる。さら
に、例えば４輪車両について２輪車両モデルを想定する
とともに、車輪の前後力および横力以外の車両運動状態
量（例えば、車体のヨーレイト，加速度等）をセンサに
より直接に検出し、それら車両運動状態量に基づき、車
輪と路面との間に車両固定座標のｘ軸方向とｙ軸方向と
にそれぞれ発生する力を計算により間接に取得してそれ
らの合力として車輪の実摩擦力を取得する方式とするこ
ともできる。

【０００８】また、ここにおける「車輪状態量変化手段
２」は例えば、車輪に加えられる駆動・制動トルクを制
御して車輪の前後力を制御する方式としたり、車輪のス
リップ角または前後方向スリップ率を制御して車輪の横
力を制御する方式としたり、車輪のサスペンション特性
を制御して車輪の上下力を制御する方式としたり、それ
らのうちの２つ以上の方式を同時に採用する方式とする
ことができる。なお、車輪の前後力を制御する方式は例
えば、アンチロック制御，トラクション制御，制動力前
後配分理想化制御（これについては実施例において詳述
する），制動力左右配分制御等と共に本発明を実施する
場合に採用され、また、車輪の横力を制御する方式は例
えば、後輪操舵制御，駆動・制動力前後配分制御等と共
に本発明を実施する場合に採用され、また、車輪の上下
力を制御する方式は例えば、サスペンション制御等と共
に本発明を実施する場合に採用されるのが一般的であ
る。

【０００９】また、ここにおける「車輪摩擦力利用率制
御手段３」は例えば、車両の全輪間で車輪摩擦力利用率
が互いに一致するように車輪状態量変化手段２を制御す
る方式とすることができる。さらに、全輪間で一定の大
小関係が成立するように（例えば、４輪車両について、
車輪摩擦力利用率が左右前輪のうちの旋回内輪，左右後
輪のうちの旋回内輪，左右前輪のうちの旋回外輪および
左右後輪のうちの旋回外輪の順に大きい状態となるよう
に）車輪状態量変化手段２を制御する方式とすることも
できる。

【００１０】なお、それら二つの方式のように、車輪摩
擦力利用率の各輪間での相対的な関係のみを考慮すれば
足り、各輪ごとの絶対的な大きさまでは考慮する必要が
ない場合には、各車輪と路面との間の実際の摩擦係数は
全車輪間で互いに一致すると仮定することにより、実摩
擦力の、各車輪の実際の上下力に対する比率を各車輪の
車輪摩擦力利用率として代用することが可能である。つ
まり、本発明を実施するに当たり、必ずしも「車輪摩擦
力利用率取得手段１」を常に実際の摩擦係数を取得して
車輪摩擦力利用率を取得するものとする必要はないので
ある。

【００１１】

【作用】請求項１の発明に係る車両制御装置において
は、車輪摩擦力利用率取得手段１により、車両の全ての
車輪の各々と路面との間に実際に発生している前後力Ｆ
_xと横力Ｆ_y との合力である実摩擦力（＝（Ｆ_x ² ＋Ｆ
_y ² ）^1/2 ）の、各車輪と路面との間の実際の摩擦係数
μと各車輪と路面との間に実際に発生している上下力Ｆ
_z との積である最大摩擦力（＝μ・Ｆ_z ）に対する比率
である車輪の摩擦力利用率が車輪毎に取得され、これら
全ての車輪各々について取得された車輪摩擦力利用率に
基づいて各輪毎の目標車輪摩擦力利用率が決定される。
そして、車輪摩擦力利用率制御手段３により車輪状態量
変化手段２を介して車輪各々について、実際の車輪摩擦
力利用率が目標車輪摩擦力利用率に近づくように制御さ
れる。すなわち、本発明装置においては、車輪の前後方
向運動状態のみならず横方向運動状態をも考慮されて車
輪の負荷の程度を表す車輪摩擦力利用率が取得されると
ともに、各車輪について個々に負荷の程度が考慮されつ
つ車両の運動状態が制御されるのである。また、請求項
２の発明に係る車両制御装置においては、全ての車輪各
々についての目標車輪摩擦力利用率が全ての車輪各々に
ついて取得された車輪摩擦力利用率に基づいてほぼ同じ
値に決定される。例えば、車輪各々について取得された
車輪摩擦利用率の平均値を各々の車輪の目標車輪摩擦力
利用率とすることができる。

【００１２】

【発明の効果】このように、請求項１の発明によれば、
車輪の前後方向運動状態のみならず横方向運動状態をも
考慮されて車輪の負荷の程度が取得されるから、車両直
進状態のみならず車両旋回状態でも車輪の負荷の程度が
精度よく取得されるという効果が得られる。

【００１３】さらに、全ての車輪について個々に負荷の
程度が考慮されつつ車両の運動状態が制御されるから、
一部の車輪のみが限界に近づいてしまう事態の発生が回
避されるという効果も得られる。請求項２の発明によれ
ば、車輪各々の目標車輪摩擦力利用率が全ての車輪各々
について取得された車輪摩擦力利用率に基づいてほぼ同
じ値に決定されるため、さらに有効である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例である制動力前後配
分理想化制御型の車両制御装置を含む電気制御式ブレー
キシステムを図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】この電気制御式ブレーキシステムは図２に
示されているように、マスタシリンダ１０および電気制
御液圧源１２が２位置弁１４を介して４個の車輪ＦＲ，
ＦＬ，ＲＲ，ＲＬの各々のブレーキのホイールシリンダ
２０に接続されることによって構成されている。２位置
弁１４によりホイールシリンダ２０の液圧源としてマス
タシリンダ１０と電気制御液圧源１２とのいずれかが択
一可能とされているのである。

【００１６】マスタシリンダ１０は２個の加圧室が互い
に直列に並んだタンデム型であり、それら加圧室にブレ
ーキペダル２４のブレーキ踏力Ｆ_p に応じた高さの液圧
を機械的に発生させる。そして、一方の加圧室は左右前
輪ＦＬ，ＦＲのホイールシリンダ２０に接続され、他方
の加圧室は左右後輪ＲＬ，ＲＲのホイールシリンダ２０
に接続されている。

【００１７】電気制御液圧源１２は、アキュムレータ３
０，リザーバ３２から作動液を汲み上げてアキュムレー
タ３０に蓄えさせるポンプ３４，励磁電流に比例した高
さに液圧を制御するリニア液圧制御弁４０等を主体とし
て構成されており、アキュムレータ３０に蓄積された高
い液圧をリニア液圧制御弁４０により適当な高さに減圧
して出力する。リニア液圧制御弁４０は、スプールに互
いに逆向きに作用する磁気力と液圧とをスプール自身に
よってバランスさせることにより液圧の高さを磁気力に
対してリニアに変化させるものである。このリニア液圧
制御弁４０は各ホイールシリンダ２０について個々に設
けられている。

【００１８】前記２位置弁１４も各ホイールシリンダ２
０について個々に設けられている。２位置弁１４は、非
通電状態では、マスタシリンダ１０をホイールシリンダ
２０に連通させるとともに、リニア液圧制御弁４０をホ
イールシリンダ２０から遮断する位置にあるが、通電状
態では、リニア液圧制御弁４０をホイールシリンダ２０
に連通させるとともに、マスタシリンダ１０をホイール
シリンダ２０から遮断する位置に切り換えられる方向切
換弁である。

【００１９】それらリニア液圧制御弁４０および２位置
弁１４はコンピュータを主体とするコントローラ５０の
出力側に接続されており、そのコントローラ５０の入力
側には各種センサ等が接続されている。図３に示されて
いるように、ブレーキ踏力Ｆ_p を検出するブレーキ踏力
センサ５２，各車輪に設けられてそれと路面との間に発
生する前後力Ｆ_x を検出する前後力センサ５４，各車輪
に設けられてそれと路面との間に発生する横力Ｆ_y を検
出する横力センサ５６，各車輪に設けられてそれの上下
力Ｆ_z を検出する上下力センサ５８，各ホイールシリン
ダ２０のブレーキ圧Ｐを検出する圧力センサ６０等が接
続されているのである。なお、前後力センサ５４，横力
センサ５６および上下力センサ５８は例えば、特開昭５
９−２２３５６９号公報に記載されている如き６分力計
として構成することができる。

【００２０】コントローラ５０はそれのコンピュータの
ＲＯＭに各種プログラムを記憶させられていて、それを
ＣＰＵが実行することによって予定された制御を実行す
るものである。具体的には、電気制御液圧源１２が正常
であるか否かを逐次判定し、正常である場合には、２位
置弁１４を通電状態として電気制御液圧源１２を有効と
し、各ホイールシリンダ２０のブレーキ圧Ｐをブレーキ
踏力Ｆ_p 等に基づいて電気的に制御する。この電気的ブ
レーキ圧制御については後に詳述する。これに対して、
電気制御液圧源１２が正常ではない場合には、コントロ
ーラ５０は、２位置弁１４を非通電状態としてマスタシ
リンダ１０を有効とし、各ホイールシリンダ２０のブレ
ーキ圧がマスタシリンダ１０によって機械的に制御され
る状態とする。

【００２１】なお、電気制御液圧源１２が有効とされた
場合には、２位置弁１４によりマスタシリンダ１０から
の作動液の排出、すなわちブレーキペダル２４の変位が
阻止されるため、ブレーキ操作感がかなり硬いものとな
る。そのため、電気制御液圧源１２が有効とされた場合
でも、マスタシリンダ１０が有効とされた場合とほぼ同
じようなブレーキ操作感が得られるようにするために、
図２に示されているように、マスタシリンダ１０の加圧
室にはノーマルクローズド型の電磁開閉弁である２位置
弁７０（これもコントローラ５０の出力側に接続されて
いる）を介してストロークシミュレータ７２が接続され
ている。電気制御液圧源１２が有効とされている間、２
位置弁７０が通電されて開状態に保たれることにより、
マスタシリンダ１０から排出された作動液が圧力下に蓄
積され、これにより、ブレーキペダル２４の変位が擬似
的に実現されるのである。

【００２２】前述の電気的ブレーキ圧制御は図４にフロ
ーチャートで表されているプログラムをＣＰＵが実行す
ることによって実現されるが、まず、その概略を説明す
る。

【００２３】この電気的ブレーキ圧制御においてはま
ず、ブレーキ踏力Ｆ_p に応じて、４輪のブレーキ全部に
よって発生させるべき総合制動力Ｆ_btが決定される。ブ
レーキ踏力Ｆ_p に合致した大きさの車体減速度を発生さ
せるのに適当な大きさの総合制動力Ｆ_btが決定されるの
である。次に、その総合制動力Ｆ_btが各輪に、予定され
た理想前後比率に従って配分されるように、各輪のブレ
ーキによって発生させるべき基準制動力Ｆ_bw0 が決定さ
れる。続いて、各輪の前後力Ｆ_x ，横力Ｆ_y および上下
力Ｆ_z から各輪の実車輪負荷率（これが本発明における
「車輪の摩擦力利用率」の一態様である）Ａが演算さ
れ、実車輪負荷率Ａの全輪間での平均値が各輪の目標車
輪負荷率Ａ^* とされる。その後、各輪において目標車輪
負荷率Ａ^* が実現されるように各輪のリニア液圧制御弁
４０が制御される。要するに、各輪の実制動力Ｆ_bwが制
御されることによって各輪の前後力Ｆ_x ，横力Ｆ_y およ
び上下力Ｆ_z のうちの前後力Ｆ_x が制御され、これによ
り各輪の実車輪負荷率Ａが互いに一致するように制御さ
れ、その結果、車輪の負担が全輪間で均一になるように
されるのである。

【００２４】ここで、「前後力Ｆ_x 」とは、各輪に車輪
中心面に平行な方向に発生する分力を意味し、「横力Ｆ
_y 」とは、各輪に車輪中心面に直角な方向に発生する分
力を意味している。また、「実車輪負荷率Ａ」は、「車
輪摩擦力利用率」の一態様であることから、本来であれ
ば、前後力Ｆ_x と横力Ｆ_y との合力である実摩擦力Ｆ_w
を、各輪と路面との間の実際の摩擦係数μと上下力Ｆ_z
との積である最大摩擦力Ｆ_MAX で割り算することによっ
て取得されるはずである。しかし、本実施例において
は、各輪の実際の摩擦力利用率が全輪間で互いに一致す
るように制御すれば足りるため、各輪と路面との間の実
際の摩擦係数μは全輪間で互いに一致すると仮定して、
摩擦係数μを無視した実車輪負荷率Ａ、すなわち、Ｆ_w
／Ｆ_MAX が用いられている。

【００２５】次にこの電気的ブレーキ圧制御を図４に基
づいて具体的に説明する。

【００２６】まず、ステップＳ１（以下、単にＳ１とい
う。他のステップについても同じとする）において、初
期設定が行われ、続いて、Ｓ２において、ブレーキ踏力
センサ５２からの出力信号に基づいてブレーキ踏力Ｆ_p
が検出される。その後、Ｓ３において、前後力センサ５
４，横力センサ５６および上下力センサ５８のそれぞれ
からの出力信号に基づき、各輪について前後力Ｆ_x ，横
力Ｆ_y および上下力Ｆ_z が検出される。それら検出結果
はコンピュータのＲＡＭに記憶される。

【００２７】続いて、Ｓ４において、検出されたブレー
キ踏力Ｆ_p に応じて総合制動力Ｆ_btが決定される。具体
的には、ブレーキ踏力Ｆ_p と総合制動力Ｆ_btとの関係
（その一例が図５にグラフで表されている）が予めコン
ピュータのＲＯＭに記憶させられていて、その関係を用
いて総合制動力Ｆ_btが決定されるのである。その後、Ｓ
５において、その総合制動力Ｆ_btが各輪に、各輪の上下
力Ｆ_z が車両総重量に占める比率に応じて配分されるこ
とにより、各輪の基準制動力Ｆ_bw0 が演算される。すな
わち、 Ｆ_bw0 ＝（Ｆ_z ／ΣＦ_z ）・Ｆ_bt なる式を用いて各輪の基準制動力Ｆ_bw0 が演算されるの
である。ただし、この式において「ΣＦ_z 」は、車両総
重量を意味しており、各輪共通の上下力Ｆ_z の和として
取得される。

【００２８】続いて、Ｓ６において、各輪について、前
後力Ｆ_x と横力Ｆ_y との合力を上下力Ｆ_z で割り算する
ことによって実車輪負荷率Ａが演算される。すなわち、 Ａ＝（Ｆ_x ² ＋Ｆ_y ² ）^1/2 ／Ｆ_z なる式を用いて実車輪負荷率Ａが演算されるのである。
その後、Ｓ７において、実車輪負荷率Ａの全輪間での平
均値が演算され、それが各輪の目標車輪負荷率Ａ^* とさ
れる。すなわち、 Ａ^* ＝ΣＡ／４ なる式を用いて各輪共通の目標車輪負荷率Ａ^* が演算さ
れるのである。ただし、この式において「ΣＡ」は、実
車輪負荷率Ａの全輪間での合計値を意味しており、各輪
の実車輪負荷率Ａの和として取得される。続いて、Ｓ８
において、各輪の車輪負荷率偏差ΔＡが、実車輪負荷率
Ａから目標車輪負荷率Ａ^* を差し引くことによって演算
される。

【００２９】その後、Ｓ９において、各輪につき、車輪
負荷率偏差ΔＡに応じて各輪制動力Ｆ_bwの制御量ΔＦ_bw
が演算される。それら車輪負荷率偏差ΔＡと制御量ΔＦ
_bwとの関係（それの一例が図６にグラフで表されてい
る）が予めＲＯＭに記憶させられていて、それを用いて
制御量ΔＦ_bwの現在値が演算されるのである。さらに、
このＳ９においては、各輪につき、制御量ΔＦ_bwに対応
するブレーキ圧Ｐの制御量ΔＰが演算される。それら制
御量ΔＦと制御量ΔＰとの関係が予めＲＯＭに記憶され
ていて、それを用いて制御量ΔＰの現在値が演算される
のである。その後、Ｓ１０において、圧力センサ６０に
より各ホイールシリンダ２０のブレーキ圧が監視されつ
つ、その制御量ΔＰに従って各輪のリニア液圧制御弁４
０が制御される。続いて、Ｓ２に戻る。

【００３０】したがって、本実施例においては、車両制
動時には制動力前後配分ができる限り理想状態に近い状
態に維持されつつ、各輪にかかる負担が均等に分散させ
られるため、例えば４輪間でブレーキ能力（具体的に
は、ブレーキ圧と制動トルクとの関係）がばらつく場合
でも一部の車輪のみが限界に近づいてしまうような制御
が回避され、車両の制動限界が向上するという効果が得
られる。

【００３１】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、コントローラ５０のうち図４のＳ３および
６を実行する部分が前後力センサ５４，横力センサ５６
および上下力センサ５８と共同して、本発明における
「車輪摩擦力利用率取得手段１」の一態様を構成し、リ
ニア液圧制御弁４０が本発明における「車輪状態量変化
手段２」の一態様を構成し、コントローラ５０のうち図
４のＳ２，４，５，７〜１０を実行する部分が本発明に
おける「車輪摩擦力利用率制御手段３」の一態様を構成
しているのである。

【００３２】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、この他にも特許請求の範囲を逸脱す
ることなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良
を施した態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を概念的に示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例である車両制御装置を含む電
気制御式ブレーキシステムを示すシステムである。

【図３】その電気制御式ブレーキシステムの電気的な構
成を示すブロック図である。

【図４】図３におけるコントローラが用いる電気的ブレ
ーキ圧制御のためのプログラムを示すフローチャートで
ある。

【図５】図４のプログラムが用いるブレーキ踏力Ｆ_p と
総合制動力Ｆ_btとの関係の一例を示すグラフである。

【図６】図４のプログラムが用いる負荷率偏差ΔＡと制
御量ΔＦ_bwとの関係の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

２０ ホイールシリンダ ４０ リニア液圧制御弁 ５０ コントローラ ５２ ブレーキ踏力センサ ５４ 前後力センサ ５６ 横力センサ ５８ 上下力センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−182521（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−220056（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−185560（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−193633（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−146819（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−182520（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−162629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/58 B60T 8/24 B60G 17/015

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の車輪を備えた車両の運動状態を制
   御する車両制御装置であって、前記車両の全ての 車輪の各々と路面との間の実際に発生
   している前後力と横力との合力である実摩擦力の、それ
   ら全ての車輪の各々と路面との間の実際の摩擦係数と各
   車輪と路面との間に実際に発生している上下力との積で
   ある最大摩擦力に対する比率である車輪の摩擦力利用率
   を前記各車輪毎に取得する車輪摩擦力利用率取得手段
   と、 前記前後力，横力および上下力のうちの少なくとも一つ
   である車輪状態量を変化させる車輪状態量変化手段と、前記車輪摩擦力利用率取得手段により取得された前記全
   ての車輪各々の実際の車輪摩擦力利用率に基づいて、各
   車輪毎の目標車輪摩擦力利用率を求め、 前記車輪状態変
   化手段を介して、前記全ての車輪各々の実際の車輪摩擦
   力利用率を前記車輪毎に決定された目標摩擦力利用率に
   近づける車輪摩擦力利用率制御手段とを含むことを特徴
   とする車両制御装置。
2. 【請求項２】 前記車輪摩擦力利用率制御手段が、前記
   全ての車輪の目標車輪摩擦力利用率をほぼ同じ値に決定
   する手段を含む請求項１に記載の車両制御装置。