JP3432959B2 - アンチロックブレーキ装置 - Google Patents
アンチロックブレーキ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【発明が属する技術分野】本発明は、自動車の制動時の
ブレーキトルクを最適化するための制御技術に関する。 【従来の技術】自動車の制動時に車輪がロックしないよ
うに、車輪速と車体速の差に基づきブレーキトルクをフ
ィードバック制御するアンチスキッドブレーキは例えば
以下の文献に開示されている。 [1]Tan and Chin:vehicle T
raction Control:Variable
Structure Control Approac
h,Trans.of ASME Dynamic S
ystems,Measurement,and Co
ntrol,113 223/230(1991) [2]Chin,William,Sidlosky,
Rule and Sparschu:Sliding
−Mode ABS Wheel−SlipContr
ol,Proc.of Am.Control Con
f.1/5(1992) 【発明が解決しようとする課題】これらの文献に開示さ
れる装置は車体速、車輪速を引数とする関数を設定し、
図8のグラフ(b)に示すように関数値の正負に応じて
ブレーキトルクを切り換えることで路面とタイヤのスリ
ップ率を目標値へと制御しているが、ブレーキトルクを
発生させるアクチュエータの動作遅れや、関数計算の所
要時間に起因してブレーキトルクの制御に応答遅れが発
生し、ブレーキトルクやスリップ率がハンチングを起こ
しやすいという問題がある。ハンチングを抑制するには
ブレーキトルクの切り換えを急激に行わず、図8のグラ
フ(a)に示すように、ブレーキトルクが最大値から最
小値まで滑らかに変化するように関数値の特性を設定す
れば良い。しかしながら、このようにブレーキトルクを
漸変的に変化させると制御誤差が大きくなり、スリップ
率の目標値と実際値とが正確に一致しない場合がある。
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、簡単
な制御アルゴリズムで路面とタイヤのスリップ率を正確
に制御することを目的とする。 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、図9
に示すように、車輪速度の検出手段101と、車体速度
の検出手段102と、車輪速度と車体速度から車輪のス
リップ率を計算する手段103と、スリップ率があらか
じめ設定された目標値と一致するようにブレーキトルク
を制御する手段104とを備えたアンチロックブレーキ
装置において、前記スリップ率が目標値と一致した時に
符号を変化する判定関数を設定する手段105と、判定
関数を時間積分した積分項を含む切換関数を設定する手
段106と、切換関数の値に応じてブレーキトルク目標
値を決定する手段107とを備え、前記ブレーキトルク
制御手段104がブレーキトルクをブレーキトルク目標
値へと制御する。前記判定関数は次式(A)で、前記切
換関数は次式(B)でそれぞれ定義する。 式(A): σ(t)=η・xv(t)+xw(t) ただし、η=λ0−1 σ(t):判定関数 xv(t):車体速度 xw(t):車輪速度 λ0:目標スリップ率 λ:スリップ率 ただし、s(t):切換関数 kl:定数前記ブレーキトルク目標値は、次式(C)により決定す
る。 式(C): ucmd(t)=Jw・q(t) Jw,δ:定数 ucmd(t):ブレーキトルク目標値 f(s):単調増加関数,f(0)=q−,f(δ)=
q+ fμ:車輪に路面が及ぼす前後方向の力 fresist:車輪の転がり抵抗 【作用】検出手段101と102が検出した車輪速度と
車体速度からスリップ率計算手段103が車輪のスリッ
プ率を計算する。設定手段105がスリップ率に基づく
判定関数を設定し、設定手段106が判定関数を時間積
分した積分項を含む切換関数を設定する。この切換関数
に応じて決定手段107かブレーキトルク目標値を決定
する。このとき、判定関数を時間積分した積分項がスリ
ップ率を目標値に一致させる。制御手段104がブレー
キトルクをこの目標値へと制御することにより、スリッ
プ率を早期に目標スリップ率へと収束させる。 【発明の実施の形態】図1〜図8を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図1に示すように、ブレーキ1
はブレーキ圧調整機構2を介して供給される圧油により
車輪10を制動する。ブレーキ圧調整機構2は例えば油
圧ポンプとサーボバルブなどで構成され、コントロール
ユニット3が出力する信号に比例した圧力をブレーキ1
に供給する。コントロールユニット3には、車輪10の
回転速度xw(t)を検出する車輪速センサ4、自動車
の車体の速度xv(t)を検出する車速センサ5、ブレ
ーキペダル8の踏込角θ(t)を検出するプレーキペダ
ル踏込角センサ6からの信号が入力される。車速センサ
5は例えば車体に作用する前後方向の加速度を検出する
加速度センサと、その出力を積分する積分器によって構
成する。コントロールユニット3は例えばマイクロコン
ピュータで構成され、入力される車輪速xw(t)、車
体速xv(t)、プレーキペダル踏込角θ(t)の各信
号に対して、以下の式(1)〜(7)により目標ブレー
キトルクUcmd(t)を求めて、ブレーキ圧調整機構
2に信号を出力する。なお、ブレーキ1と車輪速センサ
4は車輪10ごとに設けられ、ブレーキ圧信号も車輪1
0ごとに出力される。 σi(t)=η・xv(t)+xwi(t) (1) ここで、iは車輪番号を示す添字である。例えば、車輪
が4個の場合には右前 hは所定値であり、路面とタイヤとのスリップ率の目標
値λ0から以下の式で決める。 η=λ0−1 なお、路面とタイヤとのスリップ率λiは次式で定義す
る。 定義からσi(t)=0はスリップ率λiが目標値λ0
に一致したことを意味する。σi(t)>0はスリップ
率が目標値より小さく、σi(t)<0はスリップ率が
目標値より大きすぎることを意味する。次に切換関数s
i(t)を次式で演算する。 ただし、tは現在の時刻、klはあらかじめ定めた正の
定数である。 ここで、f(si)はf(0)=qi −,f(δ)=q
i +を満たす滑らかな単調増加関数、δは正の所定値で
ある。qi +,qi −は次の条件を満たす定数である。 と(7)を満たすようなqi +,qi −が必ず存在す
る。式(5)を図に示すと図4のグラフ(a)になる。
コントロールユニット3による上記の計算と制御を図2
と3のフローチャートを用いて説明する。まず、図2の
フローチャートは基本ルーチンであり、ステップS1に
おいて、サンプル時刻かどうかを判定する。このステッ
プはこのルーチンを一定周期で実行するために設けられ
る。サンプル時刻であれば、ステップS2においてブレ
ーキペダルの踏込角θ(t)が所定値θ0以上であるか
どうかを判定する。一般に、アンチロック制御が必要に
なるのはブレーキペダルがある程度以上踏み込まれたと
きであり、それ以外の場合はアンチロック制御の必要が
ないので以後のブレーキトルク制御を行わずにルーチン
終了する。ブレーキペダルの踏込角がθ0以上の場合
は、ステップS3において図3に示すブレーキトルク制
御ルーチンを実行する で、ステップS12〜S15で式(1)〜(7)の計算
を実行して、各輪のブレーキトル のブレーキ1に供給する圧油の圧力を調整する。ここ
で、自動車の車輪数ηwとすると、ブレーキングの運動
方程式は次のように表すことができる。 ただし、 ここで、 ui:第i輪のブレーキトルク Mv:車両質量 Jw:車輪の慣性モーメント Rw:車輪の半径 μi(λi):第i輪と路面との摩擦係数 λi:第i輪のスリップ率 θ:路面傾斜 である。 となる。このとき、si(t)も一定値となる。s
i(t)が一定値になるには定義から、σ(t)=0す
なわちλi=λ0とならなくてはならない。式(5)のqi(t)を式(10)に代入すると、si
(t)>0となることが容易に分かる。 Vi(t)が安定するのでsi(t)も一定値で安定す
る。これはλi=λ0を意味する。このようにして、ス
リップ率λiは目標値λ0へと正確に制御される。図5
は目標スリップ率λ0を0.2として行った上記制御の
シミュレーション結果を示す。ここでは、スリップ率λ
は目標値の0.2へ速やかに制御され、制動距離xは1
00mとなる。図6は式(3)の積分項を0として同じ
条件を与えた場合のシミュレーション結果を示す。図7
はさらに式(5)のδを0とした場合、すなわち切換関
数の特性を図4のグラフ(b)に示すように設定した場
合のシミュレーション結果を示す。式(3)の積分項と
式(5)のδとをいずれも0とした場合には、図7
(C)に示すようにスリップ率λがハンチングを起こ
し、図7(D)に示すようにブレーキトルクがこれに追
随して大きく変動する。制動による停止距離xは図7
(E)に示すように110mとなる。また、δを0とせ
ずに式(3)の積分項のみを0とする制御では、図6
(C)に示すようにスリップ率λはハンチングを起こさ
ないが、スリップ率が目標スリップ率λ0=0.2から
ずれた位置で安定するため、制動距離はx=140mと
大幅に増加する。このように、切換関数に積分項を設け
ることにより制動距離の短縮と安定した制動動作を実現
することができる。 【発明の効果】以上のように本発明は、スリップ率が目
標値と一致した時に符号を変化する判定関数と、判定関
数を時間積分した積分項を含む切換関数とによりブレー
キトルク目標値を決定するようにしたので、積分項がブ
レーキトルクのハンチングを減少させ、スリップ率を目
標値へと早期に収束させる。したがって、ブレーキ時の
車両の挙動を安定させるとともに、制動距離を短くする
効果がある。
ブレーキトルクを最適化するための制御技術に関する。 【従来の技術】自動車の制動時に車輪がロックしないよ
うに、車輪速と車体速の差に基づきブレーキトルクをフ
ィードバック制御するアンチスキッドブレーキは例えば
以下の文献に開示されている。 [1]Tan and Chin:vehicle T
raction Control:Variable
Structure Control Approac
h,Trans.of ASME Dynamic S
ystems,Measurement,and Co
ntrol,113 223/230(1991) [2]Chin,William,Sidlosky,
Rule and Sparschu:Sliding
−Mode ABS Wheel−SlipContr
ol,Proc.of Am.Control Con
f.1/5(1992) 【発明が解決しようとする課題】これらの文献に開示さ
れる装置は車体速、車輪速を引数とする関数を設定し、
図8のグラフ(b)に示すように関数値の正負に応じて
ブレーキトルクを切り換えることで路面とタイヤのスリ
ップ率を目標値へと制御しているが、ブレーキトルクを
発生させるアクチュエータの動作遅れや、関数計算の所
要時間に起因してブレーキトルクの制御に応答遅れが発
生し、ブレーキトルクやスリップ率がハンチングを起こ
しやすいという問題がある。ハンチングを抑制するには
ブレーキトルクの切り換えを急激に行わず、図8のグラ
フ(a)に示すように、ブレーキトルクが最大値から最
小値まで滑らかに変化するように関数値の特性を設定す
れば良い。しかしながら、このようにブレーキトルクを
漸変的に変化させると制御誤差が大きくなり、スリップ
率の目標値と実際値とが正確に一致しない場合がある。
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、簡単
な制御アルゴリズムで路面とタイヤのスリップ率を正確
に制御することを目的とする。 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、図9
に示すように、車輪速度の検出手段101と、車体速度
の検出手段102と、車輪速度と車体速度から車輪のス
リップ率を計算する手段103と、スリップ率があらか
じめ設定された目標値と一致するようにブレーキトルク
を制御する手段104とを備えたアンチロックブレーキ
装置において、前記スリップ率が目標値と一致した時に
符号を変化する判定関数を設定する手段105と、判定
関数を時間積分した積分項を含む切換関数を設定する手
段106と、切換関数の値に応じてブレーキトルク目標
値を決定する手段107とを備え、前記ブレーキトルク
制御手段104がブレーキトルクをブレーキトルク目標
値へと制御する。前記判定関数は次式(A)で、前記切
換関数は次式(B)でそれぞれ定義する。 式(A): σ(t)=η・xv(t)+xw(t) ただし、η=λ0−1 σ(t):判定関数 xv(t):車体速度 xw(t):車輪速度 λ0:目標スリップ率 λ:スリップ率 ただし、s(t):切換関数 kl:定数前記ブレーキトルク目標値は、次式(C)により決定す
る。 式(C): ucmd(t)=Jw・q(t) Jw,δ:定数 ucmd(t):ブレーキトルク目標値 f(s):単調増加関数,f(0)=q−,f(δ)=
q+ fμ:車輪に路面が及ぼす前後方向の力 fresist:車輪の転がり抵抗 【作用】検出手段101と102が検出した車輪速度と
車体速度からスリップ率計算手段103が車輪のスリッ
プ率を計算する。設定手段105がスリップ率に基づく
判定関数を設定し、設定手段106が判定関数を時間積
分した積分項を含む切換関数を設定する。この切換関数
に応じて決定手段107かブレーキトルク目標値を決定
する。このとき、判定関数を時間積分した積分項がスリ
ップ率を目標値に一致させる。制御手段104がブレー
キトルクをこの目標値へと制御することにより、スリッ
プ率を早期に目標スリップ率へと収束させる。 【発明の実施の形態】図1〜図8を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図1に示すように、ブレーキ1
はブレーキ圧調整機構2を介して供給される圧油により
車輪10を制動する。ブレーキ圧調整機構2は例えば油
圧ポンプとサーボバルブなどで構成され、コントロール
ユニット3が出力する信号に比例した圧力をブレーキ1
に供給する。コントロールユニット3には、車輪10の
回転速度xw(t)を検出する車輪速センサ4、自動車
の車体の速度xv(t)を検出する車速センサ5、ブレ
ーキペダル8の踏込角θ(t)を検出するプレーキペダ
ル踏込角センサ6からの信号が入力される。車速センサ
5は例えば車体に作用する前後方向の加速度を検出する
加速度センサと、その出力を積分する積分器によって構
成する。コントロールユニット3は例えばマイクロコン
ピュータで構成され、入力される車輪速xw(t)、車
体速xv(t)、プレーキペダル踏込角θ(t)の各信
号に対して、以下の式(1)〜(7)により目標ブレー
キトルクUcmd(t)を求めて、ブレーキ圧調整機構
2に信号を出力する。なお、ブレーキ1と車輪速センサ
4は車輪10ごとに設けられ、ブレーキ圧信号も車輪1
0ごとに出力される。 σi(t)=η・xv(t)+xwi(t) (1) ここで、iは車輪番号を示す添字である。例えば、車輪
が4個の場合には右前 hは所定値であり、路面とタイヤとのスリップ率の目標
値λ0から以下の式で決める。 η=λ0−1 なお、路面とタイヤとのスリップ率λiは次式で定義す
る。 定義からσi(t)=0はスリップ率λiが目標値λ0
に一致したことを意味する。σi(t)>0はスリップ
率が目標値より小さく、σi(t)<0はスリップ率が
目標値より大きすぎることを意味する。次に切換関数s
i(t)を次式で演算する。 ただし、tは現在の時刻、klはあらかじめ定めた正の
定数である。 ここで、f(si)はf(0)=qi −,f(δ)=q
i +を満たす滑らかな単調増加関数、δは正の所定値で
ある。qi +,qi −は次の条件を満たす定数である。 と(7)を満たすようなqi +,qi −が必ず存在す
る。式(5)を図に示すと図4のグラフ(a)になる。
コントロールユニット3による上記の計算と制御を図2
と3のフローチャートを用いて説明する。まず、図2の
フローチャートは基本ルーチンであり、ステップS1に
おいて、サンプル時刻かどうかを判定する。このステッ
プはこのルーチンを一定周期で実行するために設けられ
る。サンプル時刻であれば、ステップS2においてブレ
ーキペダルの踏込角θ(t)が所定値θ0以上であるか
どうかを判定する。一般に、アンチロック制御が必要に
なるのはブレーキペダルがある程度以上踏み込まれたと
きであり、それ以外の場合はアンチロック制御の必要が
ないので以後のブレーキトルク制御を行わずにルーチン
終了する。ブレーキペダルの踏込角がθ0以上の場合
は、ステップS3において図3に示すブレーキトルク制
御ルーチンを実行する で、ステップS12〜S15で式(1)〜(7)の計算
を実行して、各輪のブレーキトル のブレーキ1に供給する圧油の圧力を調整する。ここ
で、自動車の車輪数ηwとすると、ブレーキングの運動
方程式は次のように表すことができる。 ただし、 ここで、 ui:第i輪のブレーキトルク Mv:車両質量 Jw:車輪の慣性モーメント Rw:車輪の半径 μi(λi):第i輪と路面との摩擦係数 λi:第i輪のスリップ率 θ:路面傾斜 である。 となる。このとき、si(t)も一定値となる。s
i(t)が一定値になるには定義から、σ(t)=0す
なわちλi=λ0とならなくてはならない。式(5)のqi(t)を式(10)に代入すると、si
(t)>0となることが容易に分かる。 Vi(t)が安定するのでsi(t)も一定値で安定す
る。これはλi=λ0を意味する。このようにして、ス
リップ率λiは目標値λ0へと正確に制御される。図5
は目標スリップ率λ0を0.2として行った上記制御の
シミュレーション結果を示す。ここでは、スリップ率λ
は目標値の0.2へ速やかに制御され、制動距離xは1
00mとなる。図6は式(3)の積分項を0として同じ
条件を与えた場合のシミュレーション結果を示す。図7
はさらに式(5)のδを0とした場合、すなわち切換関
数の特性を図4のグラフ(b)に示すように設定した場
合のシミュレーション結果を示す。式(3)の積分項と
式(5)のδとをいずれも0とした場合には、図7
(C)に示すようにスリップ率λがハンチングを起こ
し、図7(D)に示すようにブレーキトルクがこれに追
随して大きく変動する。制動による停止距離xは図7
(E)に示すように110mとなる。また、δを0とせ
ずに式(3)の積分項のみを0とする制御では、図6
(C)に示すようにスリップ率λはハンチングを起こさ
ないが、スリップ率が目標スリップ率λ0=0.2から
ずれた位置で安定するため、制動距離はx=140mと
大幅に増加する。このように、切換関数に積分項を設け
ることにより制動距離の短縮と安定した制動動作を実現
することができる。 【発明の効果】以上のように本発明は、スリップ率が目
標値と一致した時に符号を変化する判定関数と、判定関
数を時間積分した積分項を含む切換関数とによりブレー
キトルク目標値を決定するようにしたので、積分項がブ
レーキトルクのハンチングを減少させ、スリップ率を目
標値へと早期に収束させる。したがって、ブレーキ時の
車両の挙動を安定させるとともに、制動距離を短くする
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すアンチロックブレー
キの概略構成図である。 【図2】同じく、アンチロック制御条件の成立判定ルー
チンを説明するフローチャートである。 【図3】同じく、ブレーキトルク制御ルーチンを説明す
るフローチャートである。 【図4】同じく切換関数の特性を示すグラフである。 【図5】同じく、制動特性を示すダイヤグラムである。 【図6】従来例の制動特性を示すダイヤグラムである。 【図7】別の従来例の制動特性を示すダイヤグラムであ
る。 【図8】従来例のブレーキトルクの制御特性を示すグラ
フである 【図9】本発明のクレーム対応図である。 【符号の説明】 1 ブレーキ 2 ブレーキ圧調整機構 3 コントロールユニット 4 車輪速センサ 5 車速センサ 6 ブレーキペダル踏込角センサ
キの概略構成図である。 【図2】同じく、アンチロック制御条件の成立判定ルー
チンを説明するフローチャートである。 【図3】同じく、ブレーキトルク制御ルーチンを説明す
るフローチャートである。 【図4】同じく切換関数の特性を示すグラフである。 【図5】同じく、制動特性を示すダイヤグラムである。 【図6】従来例の制動特性を示すダイヤグラムである。 【図7】別の従来例の制動特性を示すダイヤグラムであ
る。 【図8】従来例のブレーキトルクの制御特性を示すグラ
フである 【図9】本発明のクレーム対応図である。 【符号の説明】 1 ブレーキ 2 ブレーキ圧調整機構 3 コントロールユニット 4 車輪速センサ 5 車速センサ 6 ブレーキペダル踏込角センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高橋 貞博
埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産デ
ィーゼル工業株式会社内
(72)発明者 中澤 雅生
埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産デ
ィーゼル工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平8−244592(JP,A)
特表 平5−502423(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B60T 7/12 - 8/96
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 車輪速度の検出手段と、車体速度の検出
手段と、車輪速度と車体速度から車輪のスリップ率を計
算する手段と、スリップ率があらかじめ設定された目標
値と一致するようにブレーキトルクを制御する手段とを
備えたアンチロックブレーキ装置において、前記スリッ
プ率が目標値と一致した時に符号を変化する判定関数を
設定する手段と、判定関数を時間積分した積分項を含む
切換関数を設定する手段と、切換関数の値に応じてブレ
ーキトルク目標値を決定する手段と、ブレーキトルクを
ブレーキトルク目標値へと制御する手段と、を備えてな
り、前記判定関数が次式(A)で、前記切換関数が次式
(B)で、前記ブレーキトルク目標値が次式(C)でそ
れぞれ定義されることを特徴とするアンチロックブレー
キ装置。 式(A): σ(t)=η・xv(t)+xw(t) ただし、η=λ0−1 σ(t):判定関数 xv(t):車体速度 xw(t):車輪速度 λ0:目標スリップ率 λ:スリップ率 ただし、s(t):切換関数 kl:定数 式(C): ucmd(t)=Jw・q(t) Jw,δ:定数 ucmd(t):ブレーキトルク目標値 f(s):単調増加関数,f(0)=q−,f(δ)=
q+ fμ:車輪に路面が及ぼす前後方向の力 fresist:車輪の転がり抵抗
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20986495A JP3432959B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | アンチロックブレーキ装置 |
US08/678,103 US5884987A (en) | 1995-07-14 | 1996-07-11 | Antilock brake device |
CN96110190A CN1104350C (zh) | 1995-07-14 | 1996-07-12 | 防抱死制动器 |
DE19628283A DE19628283B4 (de) | 1995-07-14 | 1996-07-12 | Antiblockierbremsvorrichtung |
KR1019960029239A KR100417935B1 (ko) | 1995-07-14 | 1996-07-15 | 로크방지브레이크장치및그에가해지는브레이크토크발생방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20986495A JP3432959B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | アンチロックブレーキ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0930386A JPH0930386A (ja) | 1997-02-04 |
JP3432959B2 true JP3432959B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=16579898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20986495A Expired - Fee Related JP3432959B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | アンチロックブレーキ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3432959B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100370974B1 (ko) * | 1998-05-30 | 2003-03-17 | 주식회사 만도 | 차량용 핸드브레이크 |
-
1995
- 1995-07-14 JP JP20986495A patent/JP3432959B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0930386A (ja) | 1997-02-04 |
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