JP3644218B2

JP3644218B2 - アンチロックブレーキ制御装置

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Publication number: JP3644218B2
Application number: JP30910097A
Authority: JP
Inventors: 孝治梅野; 勝宏浅野; 英一小野; 裕之山口; 賢菅井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JPH11139289A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンチロックブレーキ制御装置に係り、より詳しくは、ブレーキ力を微小励振したときの車輪速度の振動特性の変化に基づいて平均的なブレーキ力の制御を行うアンチロックブレーキ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車輪と路面との間の摩擦係数μがピーク値を超えて車輪がロック状態に移行する直前に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させるアンチロックブレーキ制御装置（以下、ＡＢＳ装置という）が提案されている。即ち、ＡＢＳ装置は、摩擦係数μがピークμ値に追従するようにブレーキ力を制御して、車輪のロックを防止する。
【０００３】
このようなＡＢＳ装置のうち、正確なピークμ追従制御が可能なものとして、車体と車輪と路面とから構成される振動系の共振特性の変化に基づいてブレーキ力を制御するＡＢＳ装置が提案されている（特願平７−２２０９２０号）。
【０００４】
このＡＢＳ装置の１つの具体例によれば、車体と車輪と路面とから構成される振動系の共振周波数でブレーキ力（ブレーキ圧＝ホイールシリンダ油圧）を微小励振する。これにより車輪を微小振動させる。この励振されたブレーキ力の微小振幅に対する車輪速度の微小振幅の比である微小ゲインＧ_dを演算する。そして、微小ゲインＧ_dがピークμ値近傍で急激に減少する特性を利用し、微小ゲインＧ_dを予め定められた基準ゲインＧ_sに一致させるようにブレーキ圧を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＡＢＳ装置では、左右の駆動輪のブレーキ力を微小励振させた場合、次のような問題が発生する。即ち、左右の駆動輪はドライブシャフトで互いに連結されている。このため、このドライブシャフトを介して一方の車輪の振動が他方の車輪の振動へ相互伝達し、左右輪間の車輪速度の微小振幅の干渉を引き起こす。そして、この干渉によって、微小ゲインに誤差が生じる。このため、誤ったアンチロックブレーキ制御を行う可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑みて成されたもので、各々振動することにより相互干渉する２つの車輪に対するブレーキ力を微小励振させた場合でも、２つの車輪間の非干渉化を図ることにより、正確なアンチロックブレーキ制御を可能としたアンチロックブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため本発明は、各々振動することにより相互干渉する２つの車輪に対するブレーキ力各々を、該２つの車輪の相互干渉が低減する予め定められた波形位相差で、微小励振する微小励振手段と、前記２つの車輪の車輪速各々を検出する検出手段と、前記微小励振手段により微小励振されたときの前記検出手段により検出された車輪速各々に基づいて、前記２つの車輪間の干渉率と、一方の車輪の車輪速と他方の車輪の車輪速とのゲイン比と、を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された干渉率及びゲイン比に基づいて、前記２つの車輪間の干渉ゲインを推定する推定手段と、前記推定手段により推定された干渉ゲインを用いて、前記検出手段により検出された車輪速各々を、一方の車輪速における他方の車輪振動による干渉成分が小さくなるように、補正する補正手段と、前記補正手段により補正された車輪速の振動特性の変化に基づいて、平均的なブレーキ力を制御する制御手段と、を備えている。
【０００８】
ここで、前記ゲイン比は、前記補正手段により補正された車輪速各々に基づいて再度演算されたものであり、前記干渉ゲインは、前記干渉率と該ゲイン比とに基づいて推定されたものであるとしてもよい。
【０００９】
最初に、本発明の前提となるアンチロックブレーキ制御の原理を説明する。
重量Ｗの車体を備えた車両が車体速度ω_vで走行している時の車輪での振動現象、すなわち車体と車輪と路面とによって構成される振動系の振動現象を、車輪回転軸で等価的にモデル化した図２１に示すモデルを参照して説明する。
【００１０】
図２１のモデルにおいて、ブレーキ力は、路面と接するタイヤのトレッド１１５の表面を介して路面に作用する。しかし、このブレーキ力は実際には路面からの反作用（制動力）として車体に作用する。このため、車体重量の回転軸換算の等価モデル１１７は、タイヤのトレッドと路面との間の摩擦要素１１６（路面μ）を介して車輪１１３と反対側に連結したものとなる。これは、シャシーダイナモ装置のように、車輪下の大きな慣性、すなわち車輪と反対側の質量で車体の重量を模擬することができることと同様である。
【００１１】
図２１でタイヤリムを含んだ車輪１１３の慣性をＪ_w、リムとトレッド１１５との間のばね要素１１４のばね定数をＫ、車輪半径をＲ、トレッド１１５の慣性をＪ_t、トレッド１１５と路面との間の摩擦要素１１６の摩擦係数をμ、車体の重量の回転軸換算の等価モデル１１７の慣性をＪ_Vとすると、ホイールシリンダ圧により生じるブレーキトルクＴ_b’から車輪速ω_wまでの伝達特性は、車輪運動の方程式より、
【００１２】
【数１】

【００１３】
となる。なお、ｓはラプラス変換の演算子である。
ここで、タイヤが路面にグリップしている時は、トレッド１１５と車体等価モデル１１７とが直結されていると考える。この場合、車体等価モデル１１７とトレッド１１５との和の慣性と、車輪１１３の慣性とが共振する。即ち、この振動系は、車輪と車体と路面とから構成された車輪共振系とみなすことができる。このときの車輪共振系の共振周波数ω∞は、(1) 式の伝達特性において、
【００１４】
【数２】

【００１５】
となる。
ここで、タイヤと路面との間の摩擦係数μのスリップ率Ｓ（（車体速度−車輪速度）／車体速度）に対する特性を図２２に示す。(2) 式が成立する摩擦状態は、ピークμに達する前の領域Ａ１に対応する。
【００１６】
逆に、タイヤの摩擦係数μがピークμに近づく場合には、タイヤ表面の摩擦係数μがスリップ率に対して変化し難くなる。即ち、トレッド１１５の慣性の振動に伴う成分は車体等価モデル１１７に影響しなくなる。つまり等価的にトレッド１１５と車体等価モデル１１７とが分離され、トレッド１１５と車輪１１３とが共振を起こすことになる。このときの車輪共振系は、車輪と路面とから構成されているとみなすことができる。その共振周波数ω∞’は、(2) 式において、車体等価慣性Ｊ_vを０とおいたものと等しくなる。すなわち、
【００１７】
【数３】

【００１８】
となる。この状態は、図２２では、ピークμ近傍の領域Ａ２に対応する。なお、ピークμを越えてブレーキ制動されると、領域Ａ３に瞬時に移行し、タイヤがロックされる。
【００１９】
ここで、車体等価慣性Ｊ_vが車輪慣性Ｊ_w、トレッド慣性Ｊ_tより大きいと仮定する。この場合、(3) 式の場合の車輪共振系の共振周波数ω∞’は(2) 式のω∞よりも高周波数側にシフトすることになる。
【００２０】
従って、車輪共振系の振動特性の変化を反映する物理量（例えば、上記共振周波数や微小ゲイン等）に基づいて、車輪と路面との間の摩擦状態を判定することが可能となる。
【００２１】
そこで、本発明では、微小励振手段手段は、各々振動することにより相互干渉する２つの車輪に対するブレーキ力各々を、該２つの車輪の相互干渉が低減する予め定められた波形位相差で、微小励振する。この励振により、車輪速度に振動成分が現れるが、この車輪速度の振動特性には、上記車輪共振系の振動特性が反映される。従って、車輪速度の振動特性に基づいて、車輪に作用する平均的なブレーキ力を制御することにより、車輪と路面との間の摩擦状態を制御できる。例えば、領域Ａ２の摩擦状態のときの車輪速度の振動特性を維持するように平均的なブレーキ力を制御すれば、ピークμ追従制御が可能となる。
【００２２】
次に、測定結果に基づいて、各々振動することにより相互干渉する２つの車輪の相互干渉が低減する予め定められた波形位相差を説明する。なお、この測定結果や測定で用いられた手段に限定されるものではない。
【００２３】
本発明の微小励振手段が、ブレーキ圧（ホイールシリンダ圧）を微小励振することにより車輪に作用するブレーキ力を微小励振する場合を例にする。ブレーキ圧の微小振動が、車輪速度の振動成分となって現れる際に、この車輪速度振動は、ブレーキ圧の微小励振振動より、ある波形位相角度だけ遅れて伝達する。
【００２４】
ここで、図９の表には、左右の従動輪へのブレーキ力の微小励振の波形位相差角度を同位相（０度）としたときの左右の従動輪の車輪速の位相角度が、路面状態毎（高μ路、中μ路、低μ路）に、それぞれ示されている。この位相関係は、図１０に、ベクトル図によって表されている。但し、図１０では、左右輪でのブレーキ圧微小振動をＰblとＰbrとし、左右輪の車輪速をω_l、ω_rとしている（後述する図１１、図２０においても同様）。なお、ブレーキ力励振の位相を同位相とした場合、本来、左右輪のブレーキ圧の微小振動Ｐbl、Ｐbrは、同位相になるはずである。しかし、信号サンプリング時のデータ取り込み順序の違い等に起因して、ＰblとＰbrとの位相差が２０度〜３０度となっている（後述する図１１、図２０においても同様）。
【００２５】
また、図９の表には、上記２つの車輪の１例として、左右の駆動輪についてブレーキ力励振の位相差を、同位相（０度）、９０度、逆位相（１８０度）とした場合の、左右の駆動輪の車輪速の位相角度が路面状態毎（高μ路、中μ路、低μ路）にそれぞれ示されている。このうちブレーキ力励振の位相差が９０度のときの位相関係は、図１１に、ベクトル図によって表されている。
【００２６】
図９の測定結果に示されるように、ブレーキ力励振の位相差角度を９０度としたときの駆動輪についての位相角度が、各路面において、従動輪についての位相角度に最も近くなっていることがわかる。ここで、左右の従動輪は、ドライブシャフトで連結されていないため、励振伝達による干渉が存在しない。以上より、干渉が存在した場合、相手車輪からの励振振動により車輪速度振動の位相がずれるが、図１２の測定結果から理解できるように、ブレーキ力励振の位相差を好適に設定することにより、駆動輪の干渉を低減できる。
【００２７】
そこで、本発明では、各々振動することにより相互干渉する２つの車輪に対するブレーキ力各々を、該２つの車輪の相互干渉が低減する予め定められた波形位相差で、微小励振する。これにより、車輪速度の振動特性において干渉の影響が低減され、該２つの車輪、例えば、左右の駆動輪においても従動輪とほぼ同様に正確なアンチロックブレーキ制御が可能となる。ここで、この波形位相差は、車輪共振系の特性などに応じて任意好適に定められるものである。
【００２８】
なお、図１０の測定結果をふまえ、波形位相差の角度を、９０度又は９０度近傍、或いは１８０度又は１８０度近傍としても良い。
【００２９】
ところで、実際に干渉を引き起こすのは、ブレーキ圧励振ではなく車輪共振系の振動成分（車輪速度振動成分、即ち、車輪速）である。従って、ブレーキ圧励振信号の位相差と共に左右の駆動輪の車輪速の位相差を、上記所定角度に維持することにより、さらに干渉を軽減することができる。
【００３０】
即ち、演算手段は、微小励振手段により微小励振されたときの検出手段により検出された車輪速各々に基づいて、２つの車輪間の干渉率と、２つの車輪の車輪速のゲイン比と、を演算する。
【００３１】
推定手段は、演算手段により演算された干渉率及びゲイン比に基づいて、２つの車輪間の干渉ゲインを推定する。
【００３２】
補正手段は、推定手段により推定された干渉ゲインを用いて、検出手段により検出された車輪速各々を、一方の車輪速における他方の車輪振動による干渉成分が小さくなるように、補正する。例えば、一方の車輪速における他方の車輪振動による干渉成分がなくなる、即ち、検出された車輪速各々の波形位相差が、２つの車輪の相互干渉が低減する予め定められた波形位相差となるように、補正する。
【００３３】
そして、制御手段は、補正手段により補正された車輪速の振動特性の変化に基づいて、平均的なブレーキ力を制御する。
【００３４】
このように、２つの車輪の干渉率と、２つの車輪の車輪速のゲイン比と、に基づいて、２つの車輪間の干渉ゲインを推定するので、２つの車輪が異なるμ勾配の路面を走行しても、該μ勾配が干渉ゲインに反映され、干渉ゲインを精度よく推定でき、よって、車輪速各々を、一方の車輪速における他方の車輪振動による干渉成分が小さくなるように、精度よく補正することができる。従って、２つの車輪の正確なアンチロックブレーキ制御が可能となる。
【００３５】
ここで、上記ゲイン比は、補正手段により補正された車輪速各々に基づいて再度演算されたものとし、干渉ゲインを、干渉率と該ゲイン比とに基づいて推定されたものとすれば、干渉ゲインをより精度よく推定することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
本発明の実施の形態では、上記共振周波数の変化を反映する物理量として、以下のような微小ゲインＧ_dを導入する。
【００３８】
まず、車輪と車体と路面とからなる振動系の共振周波数ω∞（(2) 式) でブレーキ圧Ｐ_bを微小励振すると、車輪速度ω_wも平均的な車輪速度の回りに共振周波数ω∞で微小振動する。ここで、このときのブレーキ圧Ｐ_bの共振周波数ω∞の微小振幅をＰ_v、車輪速度の共振周波数ω∞の微小振幅をω_wvとした場合、微小ゲインＧ_dを
【００３９】
【数４】
Ｇ_d＝ω_wv／Ｐ_v・・・(4)
とする。なお、この微小ゲインＧ_dを、ブレーキ圧Ｐ_bに対する車輪速ω_wの比（ω_w／Ｐ_b）の共振周波数ω∞の振動成分とみなし、
【００４０】
【数５】
Ｇ_d＝（（ω_w／Ｐ_b）｜ｓ＝ｊω∞）・・・(5)
と表すこともできる。
【００４１】
この微小ゲインＧ_dは、(5) 式に示すように（ω_w／Ｐ_b）の共振周波数ω∞の振動成分であるので、摩擦状態がピークμ近傍の領域に至ったとき、共振周波数がω∞’にシフトするため急激に減少する。これは、ピークμ近傍で路面μ勾が零近傍に減少することと対応している。
【００４２】
図１には、本実施の形態に係るＡＢＳ装置を、車両に適用した場合の構成ブロック図が示されている。
【００４３】
図１に示すように、本実施の形態のＡＢＳ装置は、右前輪（ＦＲ）、左前輪（ＦＬ）、右後輪（ＲＲ）、左後輪（ＲＬ）の各車輪に作用するブレーキ力をそれぞれ制御するための制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを備えている。各制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄには、各車輪のブレーキディスク３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄへブレーキ圧を印加するためのホイールシリンダ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄがブレーキ油圧配管を介してそれぞれ接続されている。
【００４４】
また、ＡＢＳ装置は、各車輪の車輪速度信号ω_i（ｉは車輪番号：i=1,2,3,4 ）をそれぞれ出力する車輪速センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備えている。更に、ＡＢＳ装置は、微小ゲインＧ_d1，Ｇ_d2，Ｇ_d3，Ｇ_d4をそれぞれ演算する微小ゲイン演算部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを備えている。
【００４５】
ここで、車輪速センサ２０ｃ，２０ｄと微小ゲイン演算部２２ｃ，２２ｄとの間には、車輪速センサ２０ｃ，２０ｄからの車輪速度信号ω_i（ω₃，ω₄）の位相差を所定角度Δθ（９０度）に補正する位相補正部３３が接続されている。
【００４６】
そして、ＡＢＳ装置は、所定条件の成立により各車輪のブレーキ圧微小励振信号Ｐ_v1，Ｐ_v2，Ｐ_v3，Ｐ_v4を出力すると共に、ブレーキ圧微小励振時に演算された微小ゲインＧ_diに基づいて、各制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのブレーキ圧低減指令信号Ｐ_r1，Ｐ_r2，Ｐ_r3，Ｐ_r4を演算出力するＡＢＳ制御部１０を備えている。
【００４７】
なお、図１では、前輪が従動輪、後輪が駆動輪とされており、このため、駆動輪である左右の後輪はドライブシャフトを介して互いに連結されている。これに対応して、ＡＢＳ制御部１０から左後輪の制御バルブ５２ｄへ至る、左後輪のブレーキ圧励振信号Ｐ_v4の信号線には、該信号の位相を、右後輪のブレーキ圧励振信号Ｐ_v3の位相に対し所定時間ΔＴ（所定角度Δθ）ずらすための位相差生成器３２が介在されている。なお、ＡＢＳ制御部１０から出力された直後のブレーキ圧微小励振信号Ｐ_v3とＰ_v4とが同位相であるときには、この位相差生成器３２を、所定時間ΔＴだけ遅延させる遅延器により実現できる。
【００４８】
位相補正部３３は、図２に示すように、車輪速センサ２０ｃ，２０ｄに接続された干渉率演算部６２、干渉率演算部６２に接続された干渉ゲイン推定部６４、入力側が車輪速センサ２０ｃ，２０ｄ及び干渉ゲイン推定部６４に接続され、出力側が微小ゲイン演算部２２ｃ，２２ｄに接続された非干渉化補償部６６、及び入力側が非干渉化補償部６６に接続され、出力側が干渉ゲイン推定部６４に接続された共振ゲイン比演算部６８を備えている。なお、位相補正部３３は、単一の位相補正回路として構成することもできる。
【００４９】
微小ゲイン演算部２２は、図６に示すように、振動系の共振周波数ω∞（(2) 式）でブレーキ圧を微小励振したときの、車輪速度ω_iの共振周波数ω∞での微小振幅（車輪速微小振幅ω_wv）を検出する車輪速微小振幅検出部４０と、共振周波数ω∞のブレーキ圧の微小振幅Ｐ_vを検出するブレーキ圧微小振幅検出部４２と、検出された車輪速微小振幅ω_wvをブレーキ圧微小振幅Ｐ_vで除算することにより微小ゲインＧ_dを出力する除算器４４と、から構成される。
【００５０】
ここで、車輪速微小振幅検出部４０は、共振周波数ω∞の振動成分を抽出するフィルタ処理を行う図４のような演算部として実現できる。例えば、この振動系の共振周波数ω∞が４０［Ｈｚ］程度であるので、制御性を考慮して１周期を２４［ｍｓ］、約４１．７［Ｈｚ］に取り、この周波数を中心周波数とする帯域通過フィルタ７５を設ける。このフィルタにより、車輪速度信号ω_iから約４１．７［Ｈｚ］近傍の周波数成分のみが抽出される。さらに、このフィルタ出力を全波整流器７６により全波整流、直流平滑化し、この直流平滑化信号から低域通過フィルタ７７によって低域振動成分のみを通過させることにより、車輪速微小振幅ω_wvを出力する。
【００５１】
なお、周期の整数倍、例えば１周期の２４［ｍｓ］、２周期の４８［ｍｓ］の時系列データを連続的に取り込み、４１．７［Ｈｚ］の単位正弦波、単位余弦波との相関を求めることによっても車輪速微小振幅検出部４０を実現できる。
【００５２】
また、制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによるブレーキ圧の制御は、これらの制御バルブ５２回りに構成されたブレーキ部により実現することができる。ここで、このブレーキ部の詳細な構成を図５に示す。なお、図５では、１つの制御バルブ５２について示す。
【００５３】
図５に示すように、ブレーキ部１６は、制御バルブ５２以外に、マスタシリンダ４８、ホイールシリンダ５６、リザーバー５８及びオイルポンプ６０を備えている。
【００５４】
ブレーキペダル４６は、ブレーキペダル４６の踏力に応じて増圧するマスタシリンダ４８を介して制御バルブ５２の増圧バルブ５０へ接続されている。また、制御バルブ５２は、減圧バルブ５４を介して低圧源としてのリザーバー５８へ接続されている。さらに、制御バルブ５２には、該制御バルブによって供給されたブレーキ圧をブレーキディスクに加えるためのホイールシリンダ５６が接続されている。この制御バルブ５２は、ドライバの踏力によるブレーキ圧Ｐ_dをホイールシリンダ５６に供給すると共に、入力されたバルブ動作指令（Ｐ_r＋Ｐ_v）に基づいて増圧バルブ５０及び減圧バルブ５４の開閉を制御する。
【００５５】
なお、この制御バルブ５２が増圧バルブ５０のみを開くように制御されると、ホイールシリンダ５６の油圧（ホイールシリンダ圧）は、ドライバがブレーキペダル４６を踏み込むことによって得られる圧力に比例したマスタシリンダ４８の油圧（マスタシリンダ圧）まで上昇する。逆に減圧バルブ５４のみを開くように制御されると、ホイールシリンダ圧は、ほぼ大気圧のリザーバ５８の圧力（リザーバ圧）まで減少する。また、両方のバルブを閉じるように制御されると、ホイールシリンダ圧は保持される。
【００５６】
ホイールシリンダ５６によりブレーキディスクに加えられるブレーキ力（ホイールシリンダ圧に相当）は、マスタシリンダ４８の高油圧が供給される増圧時間、リザーバー５８の低油圧が供給される減圧時間、及び供給油圧が保持される保持時間の比率と、圧力センサ等により検出されたマスタシリンダ圧及びリザーバー圧とから求められる。
【００５７】
従って、制御バルブ５２の増減圧時間をマスタシリンダ圧に応じて制御することにより、所望のブレーキトルクを実現することができる。そして、ブレーキ圧の微小励振は、平均ブレーキ力を実現する制御バルブ５２の増減圧制御と同時に共振周波数に対応した周期で増圧減圧制御を行うことにより可能となる。
【００５８】
具体的な制御の内容として、図６に示すように、微小励振の周期Ｔ（１／Ｔ＝ω、例えば２４［ｍｓ］）の半周期Ｔ／２毎に増圧と減圧のそれぞれのモードを切り替え、バルブへの増減圧指令は、モード切り替えの瞬間から増圧時間ｔ_i、減圧時間ｔ_rのそれぞれの時間分だけ増圧・減圧指令を出力し、残りの時間は、保持指令を出力する。平均ブレーキ力は、マスタシリンダ圧に応じた増圧時間ｔ_iと減圧時間ｔ_rとの比によって定まると共に、共振周波数に対応した半周期Ｔ／２毎の増圧・減圧モードの切り替えによって、平均ブレーキ力の回りに微小振動が印加される。
【００５９】
なお、ブレーキ圧微小振幅Ｐ_vは、マスタシリンダ圧、図６に示したバルブの増圧時間ｔ_iの長さ、及び減圧時間ｔ_rの長さによって所定の関係で定まる。よって、図３のブレーキ圧微小振幅検出部４２は、マスタシリンダ圧、増圧時間ｔ_i及び減圧時間ｔ_rからブレーキ圧微小振幅Ｐ_vを出力するテーブルとして構成することができる。
【００６０】
次に、第１の実施の形態の作用を説明する。
ＡＢＳ制御部１０が、所定条件の成立により各車輪のブレーキ圧微小励振信号Ｐ_v1，Ｐ_v2，Ｐ_v3，Ｐ_v4を、制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄへ各々出力する。これにより、各車輪のブレーキ圧が共振周波数ω∞で微小励振される。なお、この所定条件として、通常のＡＢＳ開始条件、例えば、ドライバがブレーキペダルを踏み込み、かつ車輪減速度が一定値を越えた条件などが挙げられる。
【００６１】
ブレーキ圧が微小励振されると、励振された第ｉ輪の微小ゲイン演算部２２が、第ｉ輪の微小ゲインＧ_diを演算する。演算された微小ゲインＧ_diは、ＡＢＳ制御部１０へそれぞれ入力される。ここで、既に述べたように車輪と路面との間の摩擦状態がピークμに近づくにつれ、共振周波数は高周波数側に移行するので、微小ゲインの値は減少していく。
【００６２】
そこで、ＡＢＳ制御部１０では、各車輪の微小ゲインＧ_diと、予め定められた基準ゲインＧ_sとをそれぞれ比較し、ある車輪の微小ゲインＧ_diが基準ゲインＧ_s以下となったとき、ピークμ直前の状態とみなして、当該車輪の制御バルブに対し、直ちに平均ブレーキ力を所定量低減する指令Ｐ_rを出力する。なお、この基準ゲインＧ_sは、ピークμ直前の状態における微小ゲインの値として設定されたものである。
【００６３】
このブレーキ力の低減指令Ｐ_rにより、図７に示すように、ドライバの踏力に対応するブレーキ力Ｐ_dから、指令Ｐ_rに対応したブレーキ力分が低減され、ブレーキ力Ｐ_dより小さい平均ブレーキ力Ｐ_mの状態となる。これにより、ピークμを越えてブレーキ制動されることによるタイヤロックを防止できる。なお、図７では、この平均ブレーキ力Ｐ_mの回りにも励振指令Ｐ_vに対応した励振成分が重畳されており、この状態においても微小ゲインに基づく判定が行われる。
【００６４】
ところで、この励振指令のうち、左後輪のブレーキ圧励振信号Ｐ_v4の位相は、位相差生成器３２によって、右後輪のブレーキ圧励振信号Ｐ_v3の位相に対し所定時間ΔＴ（所定角度Δθ）ずらされてから制御バルブ５２ｄへ入力される。ここで、各車輪のブレーキ圧励振信号の増圧減圧２モード切り替えの信号波形例を図８（図６の下図に相当）に示す。
【００６５】
図８に示すように、各車輪のブレーキ圧励振信号は、微小励振の周期（例えば２４［ｍｓ］）の半周期Ｔ／２毎に増圧と減圧のそれぞれのモードを切り替え出力されるが、従動輪である右前輪と左前輪の励振信号は、同位相で各々出力され、駆動輪である右後輪と左後輪の励振信号は、Δθ（＞０）の位相差で各々出力されている。この図８の例では、ブレーキ圧励振信号Ｐ_v4は、ブレーキ圧励振信号Ｐ_v3より、Ｔ／４時間遅延されており、これを角度換算すると位相差Δθ＝９０度となる。
【００６６】
このように本実施の形態では、左右の駆動輪のブレーキ圧励振信号の位相差を９０度に設定しているので、図９の表に示すように、駆動輪でのブレーキ圧の励振信号と車輪速振動成分との位相差が、干渉の無い従動輪でのその位相差に近づくことになる。よって、ドライブシャフトで連結された左右の後輪間の干渉を軽減することができる。
【００６７】
ところで、ドライブシャフトを伝達して実際に干渉を引き起こすのは、ブレーキ圧励振ではなく車輪共振系の振動成分（車輪速度振動成分）である。従って、ブレーキ圧励振信号の位相差と共に左右の駆動輪の車輪速信号の位相差を、上記所定角度に維持することにより、さらに干渉を軽減することができる。
【００６８】
以下、車輪速信号の位相差の補正処理を説明する。
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）には、左右の車輪が同一のμ勾配の路面を走行しているときに、左右等しい平均ブレーキ油圧で、励振制御試験を行ったときの左右輪の駆動輪における、左右のブレーキ力励振指令の位相差と、各輪の共振ゲインの大きさ及び位相差の関係を示したものである。なお、共振ゲインは、ホイールシリンダ油圧振動ゲインに対する車輪速振動ゲインの比である。
【００６９】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、ブレーキ力励振指令の位相差が１８０度に向かう程、共振ゲインの大きさが減少する傾向にあることが理解できる。
【００７０】
この現象は、本発明者の検討の結果、図１３に示す簡単なモデルで表現することができることが分かった。図１３に示すように、このモデルは、各々振動することにより相互干渉する２つの車輪、即ち、左右の駆動輪であり、左右の駆動輪の車輪速信号が干渉ゲインＧを通じて互いに干渉し合うモデルとなっている。干渉前の車輪速信号をω_r、ω_l、干渉後の車輪速信号をω_r′、ω_l′とすると、干渉後の車輪速信号ω_r′、ω_l′は（６）式、（７）式のように表現できる。
【００７１】
【数６】

【００７２】
【数７】

【００７３】
このモデルから得られるブレーキ励振指令の位相差に対する共振ゲインの変化と実験結果とを比較すると、図１４に示すように、モデルと実験値とがよく一致している。よって、このモデルが実際の干渉メカニズムをよく記述することが理解できる。
【００７４】
従って、上記モデルの干渉ゲインＧが分かれば、干渉前の車輪速信号ω_r、ω_lを、次式で表される簡単な補正により、得ることができる。
ω_r＝ω_r′−Ｇω_l′
ω_l ＝ω_l′−Ｇω_r′
【００７５】
共振ゲインＧは、片輪のみを励振し、そのときの他方の車輪の車輪速振動ゲインから求めることができるが、ＡＢＳ制御では、両輪を励振するため、この方法を用いることができない。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、以下の方法で、共振ゲインＧを推定する。
まず、左右輪の励振位相差をθ、非干渉後の車輪速振動ゲイン比をｒとすると、（６）式、（７）式より、左右車輪速の関係が、式（８）のように得られる。
【００７７】
【数８】

【００７８】
ここで、（８）式に励振位相差θ＝π／２を代入しかつ整理し、干渉率、即ち、ω_l′／ω_r′の位相角度ψの余弦（ｃｏｓψ）を求めると、（９）式の関係を得る。
【００７９】
【数９】

【００８０】
よって、ｃｏｓψを求めると共に、求めたｃｏｓψと（９）式とから、干渉ゲインＧを推定することができる。
【００８１】
しかし、ｒは、未知数であるので、（９）式から干渉ゲインＧを解析的に求めるのは困難である。
【００８２】
そこで、逐次代入法（逐次近似法）等の収束演算により、干渉ゲインＧを推定する。なお、ｒは、初期値としてω_l′とω_r′とのゲイン比を用いる。そして、推定した干渉ゲインＧと、（８）式、（９）式を用いて、非干渉化した車輪速信号ω_l、ω_rを推定し、これらの共振ゲイン比を求めて改めてｒとして、次回の推定周期で用いる。
【００８３】
以上の処理は、位相補正部３３が実行する。以下、位相補正部３３が単一の位相補正回路として構成されているとして説明する。
【００８４】
図１５には、位相補正部３３が上記所定条件成立したとき実行する位相補正処理ルーチンが示されている。
【００８５】
図１５のステップ１２２で、干渉率ｃｏｓψを演算する。
ここで、干渉率ｃｏｓψは、車輪速信号ω_l′、ω_r′のｃｏｓ関数とｓｉｎ関数との相関演算を用いて、各車輪速信号ω_l′、ω_r′の実部（ｃｏｓ関数の相関値）と虚部（ｓｉｎ関数の相関値）を演算し、次式（１０）より、干渉率ｃｏｓψ（ｋ）を演算する。但し、本ルーチンが実行される際、ｋは０である。
【００８６】
【数１０】

【００８７】
次に、逐次代入法を用いて干渉ゲインＧ（ｋ）を、次のようにして推定する。即ち、ステップ１２４で、繰返演算回数を表すＮを初期化し、ステップ１２６で、次式（１１）より示される干渉ゲインＧ（Ｎ＋１，ｋ−１）を演算する。
【００８８】
【数１１】

【００８９】
但し、Ｇ（０，ｋ−１）＝Ｇ（ｋ−１）、Ｇ（０，−１）＝０である。また、ｒ（−１）は、前述したように、初期値として、次式（１２）より示されるω_l′とω_r′とのゲイン比を用いる。
【００９０】
【数１２】

【００９１】
ステップ１２８で、繰返演算が無限に実行されないようにするためのｅｒｒ判定値、即ち、今回演算した干渉ゲインＧ（Ｎ＋１，ｋ−１）と前回演算した干渉ゲインＧ（Ｎ，ｋ−１）との差の干渉ゲインＧ（Ｎ，ｋ−１）に対する比を、次式（１３）より求める。
【００９２】
【数１３】

【００９３】
ステップ１３０で、Ｎを１インクリメントし、ステップ１３２で、ｅｒｒ判定値が、予め定めた値εより大きいか否かを判断する。ｅｒｒ＞εの場合には、ステップ１３４で、繰返演算回数Ｎが予め定めた最大値Ｎ_maxより小さいか否かを判断する。Ｎ＜Ｎ_maxの場合には、ステップ１２６に戻って、繰返演算する。ｅｒｒ＞εでない場合及びＮ＜Ｎ_maxでない場合には、ステップ１３６で、干渉ゲインＧ（ｋ）をＧ（Ｎ，ｋ−１）として推定する。
【００９４】
ステップ１３８で、上記のように推定された干渉ゲインＧ（ｋ）を用いて、車輪速信号を、（８）式、（９）式により、補正して、微小ゲイン演算部２２ｃ、２２ｄに出力する。これにより、補正された車輪速信号ω_l、ω_rから、微小ゲインが演算され、ピークμ追従制御が行われる。
【００９５】
ステップ１４０で、ステップ１３８で補正された車輪速信号を用いて、非干渉化車輪速信号のゲイン比ｒ（ｋ）を演算する。即ち、前述したステップ１２２のように、補正された車輪速信号ω_l、ω_rの実部（ｃｏｓ関数の相関値）と虚部（ｓｉｎ関数の相関値）を演算し、次式（１４）により演算する。
【００９６】
【数１４】

【００９７】
ステップ１４２で、ｋを１インクリメントして、ステップ１２２に戻って、以上の処理（ステップ１２２〜ステップ１４２）を実行する。なお、この場合、ステップ１２６において、非干渉化車輪速信号のゲイン比ｒは、ステップ１４０で演算したものを用いる。
【００９８】
以上のように、所定推定周期毎に、干渉ゲインＧ（ｋ）を逐次代入法を用いて繰返演算により、干渉後の車輪速信号ω_l′、ω_r′を考慮して、推定している。このため、左右の車輪が各々異なるμ勾配の路面を走行しても、μ勾配の違いが車輪速信号ω_l、ω_rに反映される。よって、左右の車輪が各々異なるμ勾配の路面を走行しても、干渉ゲインを精度よく推定することができる。よって、左右の車輪が各々異なるμ勾配の路面を走行しても、車輪速信号の位相差を精度よく補正することができる。また、位相補正された車輪速度信号が入力された微小ゲイン演算部では、干渉の影響の無い（或いは軽減された）微小ゲインＧ_dを演算することが可能となる。すなわち、単に制御バルブへのブレーキ圧励振信号の位相差を９０度に設定するのみでなく、残存する干渉等に起因する車輪速度振動間の位相差のずれを補正することで干渉の影響をさらに軽減できるので、駆動輪のブレーキ力の制御を、より高精度に実行することができる。
【００９９】
ここで、干渉ゲインは、図１４に示す実際の干渉メカニズムに精度よく対応するモデルから求めている。よって、干渉率が大きい場合にも、駆動輪のブレーキ力の制御を、より高精度に実行することができる。
【０１００】
なお、以上は、位相補正部３３が単一の位相補正回路として構成されているとした場合であり、図２に示した構成の場合には、干渉率演算部６２がステップ１２２、ステップ１４２を、干渉ゲイン推定部６４が、ステップ１２４〜ステップ１３６を、非干渉化補償部６６がステップ１３８を、共振ゲイン比演算部６８がステップ１４０を実行する。
【０１０１】
図１６（Ａ）に干渉ゲインＧの実験結果を、図１６（Ｂ）に干渉率ｃｏｓψの実験結果を、それぞれ示す。なお、実験には、左右の車輪が同一の路面において、時速７０ｋｍ／ｈからブレーキ力を励振させながら制動を行ったときの駆動輪の車輪速信号を用いている。
【０１０２】
図１６（Ａ）より、干渉ゲインＧは、片輪を励振して求めた値０．３によく一致しており、干渉ゲインは良好に推定されたことが理解できる。
【０１０３】
また、図１６（Ｂ）に示すように、干渉率ｃｏｓψも、車輪速信号を補正しているため、補正前の波形Ａと比較すると、補正後の波形Ｂは、０付近に落ち着いていることが理解できる。即ち、車輪速信号ω_l、ω_rの位相差を９０度に精度よく補正していることが理解できる。
【０１０４】
図１７（Ａ）〜図１７（Ｆ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｆ）には、右輪が低μ路面、左輪が高μ路面を走行した場合における、上記非干渉化補正処理を行わない場合と行った場合の、車輪速（Ａ）、マスタシリンダ圧及びホイールシリンダ圧（Ｂ）、共振ゲイン及び指令ゲイン（Ｃ）の実験結果を示している。これらの図から理解されるように、上記非干渉化補正処理を行わない場合の共振ゲイン（図１７（Ｃ）、図１７（Ｆ））より、上記非干渉化補正処理を行った場合の共振ゲイン（図１８（Ｃ）、図１８（Ｆ））のほうが、その上昇が低く抑えられている。また、上記非干渉化補正処理を行わない場合、図１７（Ａ）、図１７（Ｄ）に示すように、車が停止する前に、車輪速度が０になっている、即ち、車輪がロックしている。しかし、上記非干渉化補正処理を行った場合、図１８（Ａ）、図１８（Ｄ）に示すように、車輪がロックしていない。
【０１０５】
なお、ＡＢＳ制御部１０のＡＢＳ制御方法は、任意好適に変更可能である。例えば、次式のΔＧを零に一致又は略一致するように制御バルブ５２を制御するようにしても良い。
【０１０６】
【数１５】

【０１０７】
（１５）式によれば、ピークμを越えて微小ゲインＧ_dがＧ_sより小さくなると、ΔＧの負値が急激に大きくなる。すなわち、感度が高くなるため、タイヤロックに陥る可能性を回避しつつ、ピークμを維持する制御をより高精度に行うことができる。
【０１０８】
ここで、位相補正部３３による位相補正前と位相補正後の駆動輪の車輪速度信号の位相角度の違いを図１９の表に示す。なお、図１９では、左右の駆動輪のブレーキ圧励振信号の位相差は９０度となっており、この駆動輪についての位相補正後の位相関係は、図２０により表される。また、比較のため示した従動輪のデータは、図９の表のデータと全く同じである。
【０１０９】
図１９の表に示すように、位相補正後におけるブレーキ圧から車輪速度信号までの位相は、位相補正前と比較して、従動輪の位相に近くなっている（表の下線部）。すなわち、駆動においても従動輪と同様なブレーキ圧微小励振によるＡＢＳ制御性能を得ることができる。
以上が本発明の各実施の形態であるが、本発明は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において任意好適に変更可能である。
【０１１０】
例えば、上記各実施の形態では、前輪が従動輪、後輪が駆動輪の車両を例にしたが、前輪が駆動輪、後輪が従動輪の車両や４輪駆動車にも本発明を適用できる。この場合、位相差生成器３２や位相補正部３３を、駆動輪側に対応付けて配置する（４輪駆動車の場合は、前輪、後輪側とも配置する）。
【０１１１】
また、実施の形態では、微小ゲインＧ_dが基準ゲインＧ_sに一致するようにブレーキ力を制御するＡＢＳ装置を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブレーキ圧を微小励振したときの車輪共振系の共振特性の変化に基づいてブレーキ力を制御するすべてのＡＢＳ装置に適用可能である。このようなＡＢＳ装置として、例えば、特願平７−２２０９２０号の明細書に記載のように、共振周波数を検出し、この共振周波数が基準値以上の周波数に変化したとき、ピークμ直前の状態とみなしてブレーキ力を制御する装置や、ブレーキ圧微小振幅が一定となるように制御し、微小ゲインＧ_dの代わりに車輪速度微小振幅値を用いる装置などが挙げられる。
【０１１２】
また、ブレーキ圧の微小励振手段を、実施の形態では、制御バルブへの増圧減圧時間の調整により実現したが、本発明は、これに限定されるものではなく、励振指令に応じて伸縮する圧電アクチュエータによりブレーキディスクに直接ブレーキ圧を加える手段を用いることもできる。また、制動力・駆動力を電気的に制御できる電気自動車の場合、電気的な制御により車輪速度に微小励振を印加することも可能である。
【０１１３】
さらに、実施の形態では、ブレーキ圧の励振信号の位相差Δθを９０度としたが、本発明は、この角度に限定されるものではなく、車輪共振系の特性に応じて任意好適に変更可能である。
【０１１４】
また、実施の形態では、干渉率ｃｏｓψを、（１０）式から求めているが、本発明はこれに限定されず、車輪速信号ω_l′、ω_r′の相関演算により求めてもよい。即ち、（１６）式により求めてもよい。
【０１１５】
【数１６】

【０１１６】
さらに、実施の形態で左右の駆動輪について車輪速信号を補正するようにしているが、本発明はこれに限定されず、図１３に示すモデルが成立すれば、前後の車輪にツイテも同様に適用することができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、２つの車輪の干渉率と、２つの車輪の車輪速のゲイン比と、に基づいて、２つの車輪の干渉ゲインを推定するので、２つの車輪が各々異なるμ勾配の路面を走行しても、該μ勾配が干渉ゲインに反映され、干渉ゲインを精度よく推定でき、よって、車輪速各々を、一方の車輪速における他方の車輪振動による干渉成分が小さくなるように、精度よく補正することができる。従って、２つの車輪の正確なアンチロックブレーキ制御が可能となる、という効果を有する。
【０１１８】
また、本発明は、上記ゲイン比を、補正された２つの車輪の車輪速各々に基づいて再度演算したものとし、干渉ゲインを、干渉率と該ゲイン比とに基づいて推定したものとするので、干渉ゲインをより精度よく推定することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンチロックブレーキ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】位相補正部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る微小ゲイン演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】上記微小ゲイン演算部の車輪速微小振幅検出部の構成を示すブロック図である。
【図５】ブレーキ部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】ブレーキ圧の微小励振と平均ブレーキ力の制御を同時に行う場合の制御バルブへの指令を示す図である。
【図７】車輪に加えるブレーキ力の概形を示す線図である。
【図８】車輪毎のブレーキ圧励振信号の位相関係を示す図である。
【図９】各車輪のブレーキ圧励振信号から車輪速度振動までの位相を、従動輪及び駆動輪に分けて各路面毎に示した表である。
【図１０】左右の従動輪の位相関係を示すベクトル図である。
【図１１】左右の駆動輪の位相関係を示すベクトル図である。
【図１２】（Ａ）は、左右輪のブレーク励振指令の位相差に対する共振ゲインの大きさ（左輪）を、（Ｂ）は、左右輪のブレーク励振指令の位相差に対する共振ゲインの位相差（左輪）を、（Ｃ）は、左右輪のブレーク励振指令の位相差に対する共振ゲインの大きさ（右輪）を、（Ｄ）は、左右輪のブレーク励振指令の位相差に対する共振ゲインの位相差（右輪）を、示した線図である。
【図１３】図３に示した現象を表現するモデルを示した図である。
【図１４】（Ａ）は、図４のモデルにおける、左右輪のブレーク励振指令の位相差に対する共振ゲインの大きさの理論値と実験値とを、（Ｂ）は、図４のモデルにおける、左右輪のブレーク励振指令の位相差に対する共振ゲインの位相差の理論値と実験値とを、それぞれ示した線図である。
【図１５】位相補正処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】（Ａ）は、干渉ゲインの実験結果を、（Ｂ）は、干渉率の実験結果を、それそれ示した図である。
【図１７】（Ａ）は、左輪における車輪速、（Ｂ）は、左輪におけるホイールシリンダ圧、（Ｃ）は、左輪における共振ゲイン、（Ｄ）は、左輪における車輪速、（Ｅ）は、左輪におけるホイールシリンダ圧、（Ｆ）は、左輪における共振ゲインの、位相補正処理しない場合の実験結果を示した図である。
【図１８】（Ａ）は、左輪における車輪速、（Ｂ）は、左輪におけるホイールシリンダ圧、（Ｃ）は、左輪における共振ゲイン、（Ｄ）は、左輪における車輪速、（Ｅ）は、左輪におけるホイールシリンダ圧、（Ｆ）は、左輪における共振ゲインの、位相補正処理した場合の実験結果を示した図である。
【図１９】各車輪のブレーキ圧励振信号から車輪速度振動までの位相を、駆動輪での位相補正前と位相補正後の各々の場合について路面毎に示した表である。
【図２０】位相補正後の左右の駆動輪の位相関係を示すベクトル図である。
【図２１】車輪と車体と路面とから構成される振動系の等価モデルを示す図である。
【図２２】タイヤと路面との間の摩擦係数μのスリップ率Ｓに対する特性を示す線図である。
【符号の説明】
１０ＡＢＳ制御部
２０車輪速センサ
２２微小ゲイン演算部
３２位相差生成器
３３位相補正部
３４位相補正演算器
３５相関演算器
４０車輪速微小振幅検出部
４２ブレーキ圧微小振幅検出部
５２制御バルブ

Claims

各々振動すると相互干渉する２つの車輪に対するブレーキ力各々を、該２つの車輪の相互干渉が低減する予め定められた波形位相差で、微小励振する微小励振手段と、
前記２つの車輪の車輪速各々を検出する検出手段と、
前記微小励振手段により微小励振されたときの前記検出手段により検出された車輪速各々に基づいて、前記２つの車輪間の干渉率と、前記２つの車輪の車輪速のゲイン比と、を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された干渉率及びゲイン比に基づいて、前記２つの車輪間の干渉ゲインを推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された干渉ゲインを用いて、前記検出手段により検出された車輪速各々を、一方の車輪速における他方の車輪振動による干渉成分が小さくなるように、補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された車輪速の振動特性の変化に基づいて、平均的なブレーキ力を制御する制御手段と、
を備えたアンチロックブレーキ制御装置。
前記ゲイン比は、前記補正手段により補正された車輪速各々に基づいて再度演算されたものであり、前記干渉ゲインは、前記干渉率と該ゲイン比とに基づいて推定されたものであることを特徴とする請求項１記載のアンチロックブレーキ制御装置。