JP3798598B2 - 制動トルク制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動トルク制御装置に係り、特に、車両のブレーキ制御に用いて好適な制御トルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の各車輪の制動力を制御するためには、車両の姿勢（ヨー運動）を適切に保ちながら各車輪の制動能力を最大限に発揮することが必要である。しかし、直進制動時と旋回制動時を考えると、減速性能と車両安定性は背反の関係にある。すなわち、後輪の制動力を増加させれば減速性能は向上するものの、反対に後輪のコーナリングフォースが低下するために車両安定性が犠牲になる。
【０００３】
この背反事項を両立するために、特開平５−２７８５８５号公報では車輪スリップに基づいて後輪制動液圧を制御する装置が開示され、特開昭６３−１３８５１公報では旋回状態に基づいて左右の制動力を調整する装置などが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの技術は、ブレーキの際にはタイヤのグリップ力を判定することなく車輪の制動力を制御しているので、制動性能を上げるにつれて車両安定性が悪くなってしまう問題があった。また、車両の走行状態によっては各車輪の制動力が異なるものの、上述した技術は各車輪に同等の制動トルクを与えてした。これにより、車両の走行状態によっては車両安定性が非常に悪くなってしまうこともあった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解消するためになされたものであり、車両の走行状態によらず、ブレーキの際にも安定して車両を走行させることができる制動トルク制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、前記制動トルク制御手段は、制動操作があるときに、前記車両の前輪を基準車輪とし、前記車両の後輪を制御対象の車輪として、前記後輪の制動トルクを制御する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、路面μ勾配推定手段は、車両の各車輪についての路面μ勾配を推定する。ここで、路面μ勾配は車輪のグリップ度を示す指標であることから、ブレーキの際の各車輪のグリップ度を推定することになる。制動トルク制御手段は、制御対象の車輪の路面μ勾配から基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う。例えば、前記偏差が前記第２の閾値よりも高い場合は、制御対象の車輪のグリップ力に余裕があることが分かる。このとき、制御対象の車輪の制動トルクを増すことによって、車両の安定性を維持しながら減速性能を向上させる。一方、前記偏差が第１の閾値よりも低い場合は、制御対象の車輪のグリップ力に余裕がなく限界に近いことが分かる。このとき、制御対象の車輪の制動トルクを減らすことによって、車両の安定性を維持するようにしている。このとき、制動トルク制御手段は、制動操作があるときに、前記車両の前輪を基準車輪とし、前記車両の後輪を制御対象の車輪として、前記後輪の制動トルクを制御する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、前記制動トルク制御手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外輪を基準車輪とし、前記車両の旋回内輪を制御対象の車輪として、前記旋回内輪の制動トルクを制御する。
【０００９】
請求項３記載の発明は、車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、前記制動トルク制御手段は、制動操作があり、かつ前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側の前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪として、前記他の車輪の制動トルクを制御する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図１９を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
本発明は、ＡＢＳ（Antilock Braking System）制御の可能な車両に用いることができ、例えば図１に示す構成の制動力制御装置１に適用することができる。
【００１５】
制動力制御装置１は、車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速センサ１１と、路面の路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定回路１２と、基準車輪の路面μ勾配と制御対象の車輪の路面μ勾配との偏差を演算する偏差演算回路１３と、前記偏差の演算結果に基づいて制動力を制御する制動力制御回路１４と、制動力制御回路１４によってブレーキの液圧が制御される液圧回路１５とを備えている。
【００１６】
各回路は、図２に示すように、最初に初期化される（ステップＳＴ１）。そして、各センサに信号が入力されると（ステップＳＴ２）、車輪速センサ１１は車輪速度を演算する（ステップＳＴ３）。さらに、車輪減速度、推定車体速度、実スリップ率が演算される（ステップＳＴ４からステップＳＴ６）。なお、車両減速度は、車輪速センサ１１の出力信号に基づいて得ることができるが、前後Ｇセンサを有する場合にはその出力信号を利用して得ることもできる。
【００１７】
路面勾配推定回路１２は、車輪速センサ１１からの各車輪の車輪速度に基づいて、各車輪の路面μ勾配を推定し（ステップＳＴ７）、これらの路面μ勾配を偏差演算回路１３に供給する。なお、路面勾配推定回路１２の詳細な内容については後述する。
【００１８】
ステップＳＴ７の処理後、制動力制御回路１４は、ＡＢＳ制御中であるかを判定し（ステップＳＴ８）、ＡＢＳ制御中であったときはＡＢＳ制御が終了したかを判定する（ステップＳＴ９）。ＡＢＳ制御が終了したときはステップＳＴ２に戻り、ＡＢＳ制御が終了していないときはそのままＡＢＳ制御を行う（ステップＳＴ１０）。そして、ＡＢＳ制御が終了したらステップＳＴ２に戻る。
【００１９】
一方、制動力制御回路１４は、ステップＳＴ８でＡＢＳ制御中でないと判定したときは、ＡＢＳ制御を開始したかを判定する（ステップＳＴ１１）。制動力制御回路１４は、ＡＢＳの制御を開始したときはステップＳＴ１０に移行し、ＡＢＳ制御を開始していないときは制動力配分制御中であるかを判定する（ステップＳＴ１２）。
【００２０】
制動力制御回路１４は、ステップＳＴ１２で制動力配分中であると判定したときは、制動力配分制御が終了したかを判定する（ステップＳＴ１３）。そして、それが終了したときはステップＳＴ２に戻り、それが終了していないときはステップＳＴ１５に進む。一方、制動力制御回路１４は、ステップＳＴ１２で制動力配分制御中でないと判定したときは、制動力配分制御を開始したかを判定し（ステップＳＴ１４）、それを開始したときはステップＳＴ１５に進み、それを開始していないときはステップＳＴ２に戻る。
【００２１】
そして、制動力制御回路１４は、制動力配分制御を行い（ステップＳＴ１５）、それが終了すると再びステップＳＴ２に戻る。ここでは最初に、偏差演算回路１３が、制御対象の車輪の路面μ勾配Ｋから基準車輪の路面μ勾配Ｋ*を減じて、路面μ勾配の偏差（Ｋ−Ｋ*）を算出する。そして、制動力制御回路１４は、この偏差に基づいて車両の制動力の配分を行う。具体的には、制動力制御回路１４は、図３に示すステップＳＴ２１からステップＳＴ２５までの処理を行っている。
【００２２】
制動力制御回路１４は、偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ１より小さいかを判定し（ステップＳＴ２１）、小さいときは減圧制御を行う（ステップＳＴ２２）。このとき、制動力制御回路１４は、偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ１より小さくなるに従って、制御対象となる車輪の制動トルク減少量（ブレーキ液の減圧量）を大きくする。
【００２３】
制動力制御回路１４は、ステップＳＴ２１で偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ１より小さくないと判定したときは、次に、それがＣ２より大きいかを判定し（ステップＳＴ２３）、それがＣ２より大きいときは増圧制御を行う（ステップＳＴ２４）。このとき、制動力制御回路１４は、偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ２より大きくなるに従って、制御対象となる車輪の制動トルク増加量（ブレーキ液の増圧量）を大きくする。
【００２４】
制動力制御回路１４は、ステップＳＴ２３で偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ２より大きくないと判定したときは、次に、保持制御を行う（ステップＳＴ２５）。このとき、制動力制御回路１４は、制御対象となる車輪の制動トルク（液圧）を現在の状態に保持する。このように、制動力制御回路１４は、ステップＳＴ２３からステップＳＴ２５のいずれか１つの制御モードに移行すると、そのモードに応じて液圧回路１５の制御対象となる車輪のブレーキ液の液圧を制御する。
（液圧回路１５）
ここで、液圧回路１５は、ＡＢＳ制御も可能になっており、図４に示す構成になっている。具体的には、液圧回路１５は、ブレーキペダル２１の踏力に応じた液圧のブレーキ液を排出するマスタシリンダ２２と、液圧の増加・減少・保持を行うソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ８と、ブレーキ液を一時的に溜めるリザーバ２３（２３Ｆ，２３Ｒ）と、リザーバ２３に溜められた油を汲み上げるポンプ２４（２４Ｆ，２４Ｒ）と、ポンプ２４の原動力となるモータ２５と、液圧に応じたブレーキ力で車輪を制御するホイルシリンダ２６（２６ＦＬ，２６ＦＲ，２６ＲＬ，２６ＲＲ）と、所定の方向への高圧ブレーキ液の流入を抑制するチェックバルブ２７〜３０とを備えている。
【００２５】
ソレノイドＳＯＬ１とソレノイドＳＯＬ２、ソレノイドＳＯＬ３とソレノイドＳＯＬ４、ソレノイドＳＯＬ５とソレノイドＳＯＬ６、ソレノイドＳＯＬ７とソレノイドＳＯＬ８は、それぞれ液圧通路を介して直列に接続されている。これらの直列に接続された１組のソレノイドＳＯＬは、それぞれ、一方側はマスタシリンダ２２に接続され、他方側はリザーバ２３に接続されている。
【００２６】
ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ３，ＳＯＬ５，ＳＯＬ７の各ポートの間には、それぞれ、ブレーキ液を供給するための液圧通路が設けられている。これらの液圧通路には、ホイルシリンダ２６側のポートからマスタシリンダ２２側のポートに高圧のブレーキ液が流入しないようにするためのチェックバルブ２７〜３０が設けられている。ホイルシリンダ２６ＦＬ，２６ＦＲ，２６ＲＬ，２６ＲＲは、直列に接続された２つのソレノイドＳＯＬの接続箇所Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｖに対して、それぞれ液圧通路を介して接続している。
【００２７】
また、リザーバ２３は、減圧制御モードのときに、ホイルシリンダ２６から戻されてくるブレーキ液を溜める。ポンプ２４は、ＡＢＳ制御が行われている時にモータ２５によって駆動され、リザーバ２３に溜められたブレーキ液を汲み上げ、チェックバルブを介してマスタシリンダ２２に供給する。
【００２８】
上述した制動力制御回路１４は、このような構成の液圧回路１５に対して、任意のソレノイドＳＯＬを通電して任意のホイルシリンダ２６の液圧を調整（増加・減少・保持）することによって、所望の車輪の制動トルクを制御することができる。
【００２９】
以上のように、制動力制御装置１は、基準車輪の路面μ勾配に基づいて制御対象の車輪の制動トルクを制御することによって、ブレーキ制御時においても常に各車輪のグリップ力を維持して、安定して車両を走行させることができる。すなわち、制動力制御装置１は、車輪のグリップ度の指標である路面μ勾配に基づいて制御対象の車輪の制動トルクを制御するので、常に各車輪のグリップ度を把握しながら、安定して車両を走行させることができる。
【００３０】
例えば、基準車輪の車輪スリップに対する制動力が、図５（Ａ）に示すような特性になっていたとする。このとき、路面μ勾配をＫ*とする。ここで、制御対象の車輪の路面μ勾配がＫＡ（＜Ｋ*）であるとすると、その車輪の車輪スリップに対する制動力は図５（Ｂ）に示すような特性になる。この特性によると、車輪のグリップ度はほぼ限界に達しているので、タイヤのグリップ度を回復させるために制動トルクを減じる必要がある。そこで、制動力制御回路１４は、液圧回路１５における制御対象の車輪の液圧を減じて、その車輪の制動力を減じることによって、その車輪のグリップ力を回復している。
【００３１】
一方、制御対象の車輪の路面μ勾配がＫＢ（＞Ｋ*）であるとすると、その車輪の車輪スリップに対する制動力は図５（Ｃ）に示すような特性になる。この特性によると、車輪のグリップ度は限界までには余裕があるので、タイヤのグリップ度をさらに有効に利用するために制動トルクを増加させる必要がある。そこで、制動力制御回路１４は、液圧回路１５における制御対象の車輪の液圧を増し、その車輪の制動力を増加することによって、その車輪のグリップ力をさらに大きくしている。
（基準車輪の選択）
つぎに、基準車輪の選択について、減速しながら左に旋回している４輪車両を例に挙げて説明する。
【００３２】
例えば図６に示すように、旋回内側前輪を基準車輪に設定し旋回内側後輪を制御対象の車輪としてもよい。同様にして、旋回外側前輪を基準車輪に設定し旋回外側後輪を制御対象の車輪としてもよい。
【００３３】
また、図７に示すように、図６と同様にして基準車輪と制御車輪とを決定し、さらに２つの後輪のうち路面μ勾配の低い方又は制動トルクの低い方に合わせていわゆるセレクトロー制御を行ってもよい。このように、セレクトロー制御を行うことによって、車両安定性を更に向上させることができる。セレクトロー制御は、路面μが低い場合や旋回が大きい場合のように車両安定性が特に必要とされる場合にのみ選択されるようにしてもよい。
【００３４】
図８に示すように、２つの前輪の路面μ勾配の平均又は２つの前輪のいずれかの路面μ勾配を基準車輪の路面μ勾配とし、それぞれの後輪を制御するようにしてもよい。さらに、図９に示すように、図８と同様にして基準車輪と制御車輪とを決定し、さらに２つの後輪のうち路面μ勾配の低い方又は制動トルクの低い方に合わせていわゆるセレクトロー制御を行ってもよい。
【００３５】
図１０に示すように、旋回外側前輪を基準車輪に設定し旋回内側前輪を制御対象の車輪とし、旋回外側後輪を基準車輪に設定し旋回内側後輪を制御対象の車輪としてもよい。このとき、図１１に示すように、２つの旋回外側車輪の路面μ勾配の平均又はそれらの２つの車輪のいずれかの路面μ勾配を基準車輪の路面μ勾配とし、旋回内側の車輪を制御するようにしてもよい。
【００３６】
図１２に示すように、旋回内側前輪を基準車輪に設定し旋回外側前輪を制御対象の車輪とし、旋回内側後輪を基準車輪に設定し旋回外側後輪を制御対象の車輪としてもよい。このとき、図１３に示すように、２つの旋回内側車輪の路面μ勾配の平均又はそれらの２つの車輪のいずれかの路面μ勾配を基準車輪の路面μ勾配とし、旋回外側の車輪を制御するようにしてもよい。
【００３７】
図１４に示すように、旋回内側前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。同様にして、図１５に示すように旋回外側前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。図１４及び図１５においては、制御対象となる車輪に対してセレクトロー制御を行ってもよい。
【００３８】
また、図１６に示すように、旋回内側後輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。同様にして、図１７に示すように旋回外側後輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。
【００３９】
なお、本発明は、基準車輪の選択については上述したものに限定されず、基準車輪の路面μ勾配を用いて他の車輪を制御するものであれば、他の選択方法についても同様にして適用することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では図２及び図３に示すフローチャートに従って制動力分配制御を行っていたが、以下の５つすべての条件を満たす時に制動力分配制御を行ってもよい。
１．運転手のブレーキ操作がある
２．ＡＢＳ制御中ではない
３．Ｋ−Ｋ*＜Ｃ１ 又は Ｋ−Ｋ*＞Ｃ２
４．車両減速度が所定値以上
５．車両旋回状態が所定値以上
ここで、運転手のブレーキ操作の有無については、ストップスイッチのオン／オフによって判定することができる。また、ブレーキペダルのストロークセンサ、踏力センサや液圧センサを有する場合には、これらのセンサからの信号を利用してもよい。車両旋回状態は、左右の車輪速度の差から求めることができ、さらに、操舵角センサ、ヨーレートセンサ、横Ｇセンサを有する場合にはこれらのセンサの出力信号を利用して求めることもできる。なお、Ｋ−Ｋ*＞Ｃ２の条件を省略すれば、運転手の操作以上には制動トルクを増加させないようにすることができる。
（他の実施の形態）
上述した実施の形態では図４に示す液圧回路１５を例に挙げて説明したが、図１８に示す構成の液圧回路１５Ａを用いてもよい。なお、図１８については、図１５と同じ部位に対しては同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
液圧回路１５Ａは、ブレーキペダル２１の踏力に応じた液圧のブレーキ液を排出するマスタシリンダ２２と、液圧の増加・減少・保持を行うソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ１２と、ブレーキ液を一時的に溜めるリザーバ２３と、リザーバ２３に溜められた油を汲み上げるポンプ２４と、ポンプの原動力となるモータ２５と、液圧に応じたブレーキ力で車輪を制御するホイルシリンダ２６（２６ＦＬ，２６ＦＲ，２６ＲＬ，２６ＲＲ）と、所定の方向への高圧ブレーキ液の流入を抑制するチェックバルブ２７〜３０，４１〜４４とを備えている。なお、ソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ８と、各ホイルシリンダ２６と、チェックバルブ２７〜３０との関係は、図４と同様である。
【００４２】
ソレノイドＳＯＬ９の一方のポートは、マスタシリンダ２２に接続されている。その他方のポートは、ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ３のマスタシリンダ２２側のポートに接続されている。ソレノイドＳＯＬ１２の一方のポートは、マスタシリンダ２２に接続されている。その他方のポートは、ソレノイドＳＯＬ５，ＳＯＬ７のマスタシリンダ２２側のポートに接続されている。
【００４３】
ソレノイドＳＯＬ９，ＳＯＬ１２の各ポートの間には、それぞれ、ブレーキ液を供給するための液圧通路が２本平行して設けられている。これらの液圧通路には、高圧のブレーキ液が流入しないようにするためのチェックバルブ４１〜４４が設けられている。
【００４４】
ソレノイドＳＯＬ１０，ＳＯＬ１２の一方のポートは、マスタシリンダ２２に接続されている。その他方のポートは、チェックバルブを介してリザーバ２３Ｆ’，２３Ｒ’に接続されている。
【００４５】
ポンプ２４は、リザーバ２３Ｆ，２３Ｒに溜められたブレーキ液を、チェックバルブを介して汲み上げ、一旦リザーバ２３Ｆ’，２３Ｒ’に溜めて、そしてマスタシリンダ２２に供給する。
【００４６】
上述した制動力制御回路１４は、このような構成の液圧回路１５Ａに対しても、任意のソレノイドＳＯＬを通電して任意のホイルシリンダ２６の液圧を調整（増加・減少・保持）することによって、所望の車輪の制動トルクを制御することができる。
（路面勾配推定回路１２）
ここで、路面勾配推定回路１２の具体的な内容について詳細に説明する。本実施の形態に係る路面勾配推定回路１２は、路面外乱ΔＴd のみが加振入力として車輪共振系に入力されている場合にμ勾配を演算するものである。
【００４７】
路面勾配推定回路１２は、図１９に示すように、車輪速センサ１１で検出された各車輪の車輪速度ω1 から路面外乱ΔＴd を受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の車輪速振動Δω1 を検出する前処理フィルタ５１と、検出された車輪速振動Δω1 を満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する伝達関数同定回路５２と、同定された伝達関数に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を各車輪毎に演算するμ勾配演算回路５３と、から構成される。
【００４８】
前処理フィルタ５１は、本車輪共振系の共振周波数と予想される周波数を中心として一定の帯域の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該共振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタなどで構成することができる。このバンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定したものでる。
【００４９】
なお、この前処理フィルタ５１の出力は、直流成分を除去したものとする。すなわち、車輪速度ω1 の回りの車輪速振動Δω1 のみが抽出される。
【００５０】
いまここで、前処理フィルタ５１の伝達関数Ｆ（ｓ）を、
【００５１】
【数１】
【００５２】
とする。ただし、ｃi はフィルタ伝達関数の係数、ｓはラプラス演算子である。
【００５３】
次に、伝達関数同定回路５２が依拠する演算式を導出しておく。なお、本実施の形態では、前処理フィルタ５１の演算を、伝達関数同定回路５２の演算に含めて実施する。
【００５４】
まず、同定すべき伝達関数は、路面外乱ΔＴd を加振入力として、このとき前処理フィルタ５１により検出された車輪速振動Δω1 を応答出力とする２次のモデルとする。すなわち、
【００５５】
【数２】
【００５６】
の振動モデルを仮定する。ここに、ｖは車輪速信号を観測するときに含まれる観測雑音である。(2)式を変形すると、次式を得る。
【００５７】
【数３】
【００５８】
まず、(3)式に(1)式の前処理フィルタを掛けて得られた式を離散化する。このとき、Δω1 、ΔＴd 、ｖは、サンプリング周期Ｔs 毎にサンプリングされた離散化データΔω1 （ｋ）、ΔＴd （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサンプリング番号：ｋ=1,2,3,.... ）として表される。また、ラプラス演算子ｓは、所定の離散化手法を用いて離散化することができる。本実施の形態では、１例として、次の双一次変換により離散化するものとする。なお、ｄは１サンプル遅延演算子である。
【００５９】
【数４】
【００６０】
また、前処理フィルタの次数ｍは、２以上が望ましいので、本実施の形態では、演算時間も考慮してｍ＝２とし、これによって次式を得る。
【００６１】
【数５】
【００６２】
また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω1 の各データから伝達関数を同定するために、(4)式を、同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるように、次式のように変形する。なお、”T ”を行列の転置とする。
【００６３】
【数６】
【００６４】
上式において、θが同定すべき伝達関数のパラメータとなる。
【００６５】
伝達関数同定回路５２では、検出された車輪速振動Δω1 の離散化データを(9)式に順次当てはめた各データに対し、最小自乗法を適用することによって、未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定する。
【００６６】
具体的には、検出された車輪速振動Δω1 を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝1,2,3,...)に変換し、該データをＮ点サンプルし、次式の最小自乗法の演算式を用いて、伝達関数のパラメータθを推定する。
【００６７】
【数７】
【００６８】
ここに、記号”＾”の冠した量をその推定値と定義することにする。
【００６９】
また、上記最小自乗法は、次の漸化式によってパラメータθを求める逐次型最小自乗法として演算してもよい。
【００７０】
【数８】
【００７１】
ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常は０．９５〜０．９９の値に設定する。このとき、初期値は、
【００７２】
【数９】
【００７３】
とすればよい。
【００７４】
また、上記最小自乗法の推定誤差を低減する方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。本実施の形態では、補助変数を導入した最小自乗法である補助変数法を用いた例を説明する。該方法によれば、(9)式の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数として、次式を用いて伝達関数のパラメータを推定する。
【００７５】
【数１０】
【００７６】
また、逐次演算は、以下のようになる。
【００７７】
【数１１】
【００７８】
補助変数法の原理は、以下の通りである。(15)式に(9)式を代入すると、
【００７９】
【数１２】
【００８０】
となるので、(19)式の右辺第２項が零となるように補助変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。そこで、本実施の形態では、補助変数として、ζ（ｋ）＝［−ξy1（ｋ）−ξy2（ｋ）］T を式誤差ｒ（ｋ）と相関を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわち、
【００８１】
【数１３】
【００８２】
とする。ただし、Ｌは遅延時間である。
【００８３】
上記のようにして伝達関数を同定した後、μ勾配演算回路５３において、路面μ勾配Ｄ0 に関係する物理量を、
【００８４】
【数１４】
【００８５】
と演算する。このように(21)式により路面μ勾配Ｄ0 に関係する物理量を演算できると、例えば、該物理量が小さいとき、タイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態であると容易に判定できる。
【００８６】
以上説明した路面勾配推定回路１２は前処理フィルタ５１では、バンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定したものであるが、このパラメータを伝達関数同定回路５２で同定されたパラメータに適応させて変化させるようにしてもよい。即ち、伝達関数同定回路５２で同定されたパラメータに応じて前処理フィルタ５１の特性を変化させる適応回路を更に設けてもよい（特開平11-78843号公報の第１の実施の形態の第２の態様（図９等参照））。
【００８７】
また、路面勾配推定回路１２は、励振トルクΔＴ1 が加振入力として車輪共振系に入力されている場合に車輪共振系の伝達関数を同定して、路面μ勾配を演算するようにしてもよい（特開平11-78843号公報の第３の実施の形態の第１の態様（図１３等参照））。
【００８８】
更に、路面勾配推定回路１２は、励振トルクΔＴ1 が加振入力として車輪共振系に入力されている場合において、検出された加振入力と応答出力とから車輪共振系の伝達関数を同定するようにしてもよい（特開平11-78843号公報の第４の実施の形態の第１の態様（図１６等参照））。
【００８９】
加えて、路面勾配推定回路１２は、応答出力の内、周期的な信号である応答出力のみを選別し、選別された応答出力に基づいて車輪共振系の伝達関数を同定し、μ勾配を演算するようにしてもよい（特開平11-78843号公報の第５の実施の形態（図１８等参照））。
【００９０】
以上説明した例では、タイヤと路面との間の摩擦特性を含む車輪共振系への加振入力に対する応答出力を検出し、加振入力から応答出力までの車輪共振系の伝達特性を、少なくともタイヤと路面との間のすべり易さに関する物理量を車輪状態の未知要素として含む振動モデルで表し、該振動モデルに基づいて、少なくとも上記検出された応答出力を略満足させるような未知要素を推定するものである。
【００９１】
本発明はこれに限定されるものではなく、車輪速度信号からバネ下共振特性を表す物理モデルのパラメータを同定し、同定したパラメータから路面と車輪との間の滑り易さに関する物理量を推定する物理量として、路面μ勾配を演算してもよい（特願平10-281660号の実施の形態の欄等参照）。
【００９２】
ところで、以上説明した例では、路面と車輪との間の滑り易さに関する物理量として、路面μ勾配を演算しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリップ速度に対する制動トルクの勾配（制動トルク勾配）、スリップ速度に対する駆動トルクの勾配（駆動トルク勾配）、及び微小振動等を求めるようにしてもよい。
【００９３】
即ち、所定のサンプル時間毎に検出された車輪速度の時系列データに基づいて、制動トルク勾配や駆動トルク勾配を演算してもよい（特開平10-114263号公報（図１等参照））。
【００９４】
また、所定のサンプル時間毎に検出された車輪減速度の時系列データ、及び所定のサンプル時間毎に検出されたブレーキトルク又は該ブレーキトルクに関連した物理量の時系列データに基づいて、制動トルク勾配を演算してもよい（特開平10-114263号公報（図２、図３等参照））。
【００９５】
更に、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を微小励振し、ブレーキ力を微小励振した場合のブレーキ力の微小振幅に対する車輪速度の共振周波数成分の微小振幅の比である微小ゲインを演算してもよい（特開平10-114263号公報（図４等参照））。
【００９６】
【発明の効果】
本発明に係る制動力制御装置は、制御対象の車輪の路面μ勾配から基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行うことによって、制御対象となる車輪のグリップ力に応じてその車輪の制御トルクの増減を独立して行うので、ブレーキ中であっても安定して車両を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る制動力制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】制動力制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図３】制動力制御装置の制動力配分についての動作内容を説明するフローチャートである。
【図４】制動力制御装置に備えられた液圧回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】基準車輪及び制御対象の車輪について、車輪スリップに対する制動力の特性を示す図である。
【図６】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図７】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図８】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図９】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１０】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１１】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１２】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１３】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１４】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１５】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１６】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１７】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１８】液圧回路の他の例を示す回路図である。
【図１９】制動力制御装置に備えられた路面勾配推定回路の具体的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 車輪速センサ
１２ 路面勾配推定回路
１３ 偏差演算回路
１４ 制動力制御回路
１５ 液圧回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動トルク制御装置に係り、特に、車両のブレーキ制御に用いて好適な制御トルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の各車輪の制動力を制御するためには、車両の姿勢（ヨー運動）を適切に保ちながら各車輪の制動能力を最大限に発揮することが必要である。しかし、直進制動時と旋回制動時を考えると、減速性能と車両安定性は背反の関係にある。すなわち、後輪の制動力を増加させれば減速性能は向上するものの、反対に後輪のコーナリングフォースが低下するために車両安定性が犠牲になる。
【０００３】
この背反事項を両立するために、特開平５−２７８５８５号公報では車輪スリップに基づいて後輪制動液圧を制御する装置が開示され、特開昭６３−１３８５１公報では旋回状態に基づいて左右の制動力を調整する装置などが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの技術は、ブレーキの際にはタイヤのグリップ力を判定することなく車輪の制動力を制御しているので、制動性能を上げるにつれて車両安定性が悪くなってしまう問題があった。また、車両の走行状態によっては各車輪の制動力が異なるものの、上述した技術は各車輪に同等の制動トルクを与えてした。これにより、車両の走行状態によっては車両安定性が非常に悪くなってしまうこともあった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解消するためになされたものであり、車両の走行状態によらず、ブレーキの際にも安定して車両を走行させることができる制動トルク制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、前記制動トルク制御手段は、制動操作があるときに、前記車両の前輪を基準車輪とし、前記車両の後輪を制御対象の車輪として、前記後輪の制動トルクを制御する。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、路面μ勾配推定手段は、車両の各車輪についての路面μ勾配を推定する。ここで、路面μ勾配は車輪のグリップ度を示す指標であることから、ブレーキの際の各車輪のグリップ度を推定することになる。制動トルク制御手段は、制御対象の車輪の路面μ勾配から基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う。例えば、前記偏差が前記第２の閾値よりも高い場合は、制御対象の車輪のグリップ力に余裕があることが分かる。このとき、制御対象の車輪の制動トルクを増すことによって、車両の安定性を維持しながら減速性能を向上させる。一方、前記偏差が第１の閾値よりも低い場合は、制御対象の車輪のグリップ力に余裕がなく限界に近いことが分かる。このとき、制御対象の車輪の制動トルクを減らすことによって、車両の安定性を維持するようにしている。このとき、制動トルク制御手段は、制動操作があるときに、前記車両の前輪を基準車輪とし、前記車両の後輪を制御対象の車輪として、前記後輪の制動トルクを制御する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、前記制動トルク制御手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外輪を基準車輪とし、前記車両の旋回内輪を制御対象の車輪として、前記旋回内輪の制動トルクを制御する。
【０００９】
請求項３記載の発明は、車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、前記制動トルク制御手段は、制動操作があり、かつ前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側の前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪として、前記他の車輪の制動トルクを制御する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図１９を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
本発明は、ＡＢＳ（Antilock Braking System）制御の可能な車両に用いることができ、例えば図１に示す構成の制動力制御装置１に適用することができる。
【００１５】
制動力制御装置１は、車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速センサ１１と、路面の路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定回路１２と、基準車輪の路面μ勾配と制御対象の車輪の路面μ勾配との偏差を演算する偏差演算回路１３と、前記偏差の演算結果に基づいて制動力を制御する制動力制御回路１４と、制動力制御回路１４によってブレーキの液圧が制御される液圧回路１５とを備えている。
【００１６】
各回路は、図２に示すように、最初に初期化される（ステップＳＴ１）。そして、各センサに信号が入力されると（ステップＳＴ２）、車輪速センサ１１は車輪速度を演算する（ステップＳＴ３）。さらに、車輪減速度、推定車体速度、実スリップ率が演算される（ステップＳＴ４からステップＳＴ６）。なお、車両減速度は、車輪速センサ１１の出力信号に基づいて得ることができるが、前後Ｇセンサを有する場合にはその出力信号を利用して得ることもできる。
【００１７】
路面勾配推定回路１２は、車輪速センサ１１からの各車輪の車輪速度に基づいて、各車輪の路面μ勾配を推定し（ステップＳＴ７）、これらの路面μ勾配を偏差演算回路１３に供給する。なお、路面勾配推定回路１２の詳細な内容については後述する。
【００１８】
ステップＳＴ７の処理後、制動力制御回路１４は、ＡＢＳ制御中であるかを判定し（ステップＳＴ８）、ＡＢＳ制御中であったときはＡＢＳ制御が終了したかを判定する（ステップＳＴ９）。ＡＢＳ制御が終了したときはステップＳＴ２に戻り、ＡＢＳ制御が終了していないときはそのままＡＢＳ制御を行う（ステップＳＴ１０）。そして、ＡＢＳ制御が終了したらステップＳＴ２に戻る。
【００１９】
一方、制動力制御回路１４は、ステップＳＴ８でＡＢＳ制御中でないと判定したときは、ＡＢＳ制御を開始したかを判定する（ステップＳＴ１１）。制動力制御回路１４は、ＡＢＳの制御を開始したときはステップＳＴ１０に移行し、ＡＢＳ制御を開始していないときは制動力配分制御中であるかを判定する（ステップＳＴ１２）。
【００２０】
制動力制御回路１４は、ステップＳＴ１２で制動力配分中であると判定したときは、制動力配分制御が終了したかを判定する（ステップＳＴ１３）。そして、それが終了したときはステップＳＴ２に戻り、それが終了していないときはステップＳＴ１５に進む。一方、制動力制御回路１４は、ステップＳＴ１２で制動力配分制御中でないと判定したときは、制動力配分制御を開始したかを判定し（ステップＳＴ１４）、それを開始したときはステップＳＴ１５に進み、それを開始していないときはステップＳＴ２に戻る。
【００２１】
そして、制動力制御回路１４は、制動力配分制御を行い（ステップＳＴ１５）、それが終了すると再びステップＳＴ２に戻る。ここでは最初に、偏差演算回路１３が、制御対象の車輪の路面μ勾配Ｋから基準車輪の路面μ勾配Ｋ*を減じて、路面μ勾配の偏差（Ｋ−Ｋ*）を算出する。そして、制動力制御回路１４は、この偏差に基づいて車両の制動力の配分を行う。具体的には、制動力制御回路１４は、図３に示すステップＳＴ２１からステップＳＴ２５までの処理を行っている。
【００２２】
制動力制御回路１４は、偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ１より小さいかを判定し（ステップＳＴ２１）、小さいときは減圧制御を行う（ステップＳＴ２２）。このとき、制動力制御回路１４は、偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ１より小さくなるに従って、制御対象となる車輪の制動トルク減少量（ブレーキ液の減圧量）を大きくする。
【００２３】
制動力制御回路１４は、ステップＳＴ２１で偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ１より小さくないと判定したときは、次に、それがＣ２より大きいかを判定し（ステップＳＴ２３）、それがＣ２より大きいときは増圧制御を行う（ステップＳＴ２４）。このとき、制動力制御回路１４は、偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ２より大きくなるに従って、制御対象となる車輪の制動トルク増加量（ブレーキ液の増圧量）を大きくする。
【００２４】
制動力制御回路１４は、ステップＳＴ２３で偏差（Ｋ−Ｋ*）がＣ２より大きくないと判定したときは、次に、保持制御を行う（ステップＳＴ２５）。このとき、制動力制御回路１４は、制御対象となる車輪の制動トルク（液圧）を現在の状態に保持する。このように、制動力制御回路１４は、ステップＳＴ２３からステップＳＴ２５のいずれか１つの制御モードに移行すると、そのモードに応じて液圧回路１５の制御対象となる車輪のブレーキ液の液圧を制御する。
（液圧回路１５）
ここで、液圧回路１５は、ＡＢＳ制御も可能になっており、図４に示す構成になっている。具体的には、液圧回路１５は、ブレーキペダル２１の踏力に応じた液圧のブレーキ液を排出するマスタシリンダ２２と、液圧の増加・減少・保持を行うソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ８と、ブレーキ液を一時的に溜めるリザーバ２３（２３Ｆ，２３Ｒ）と、リザーバ２３に溜められた油を汲み上げるポンプ２４（２４Ｆ，２４Ｒ）と、ポンプ２４の原動力となるモータ２５と、液圧に応じたブレーキ力で車輪を制御するホイルシリンダ２６（２６ＦＬ，２６ＦＲ，２６ＲＬ，２６ＲＲ）と、所定の方向への高圧ブレーキ液の流入を抑制するチェックバルブ２７〜３０とを備えている。
【００２５】
ソレノイドＳＯＬ１とソレノイドＳＯＬ２、ソレノイドＳＯＬ３とソレノイドＳＯＬ４、ソレノイドＳＯＬ５とソレノイドＳＯＬ６、ソレノイドＳＯＬ７とソレノイドＳＯＬ８は、それぞれ液圧通路を介して直列に接続されている。これらの直列に接続された１組のソレノイドＳＯＬは、それぞれ、一方側はマスタシリンダ２２に接続され、他方側はリザーバ２３に接続されている。
【００２６】
ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ３，ＳＯＬ５，ＳＯＬ７の各ポートの間には、それぞれ、ブレーキ液を供給するための液圧通路が設けられている。これらの液圧通路には、ホイルシリンダ２６側のポートからマスタシリンダ２２側のポートに高圧のブレーキ液が流入しないようにするためのチェックバルブ２７〜３０が設けられている。ホイルシリンダ２６ＦＬ，２６ＦＲ，２６ＲＬ，２６ＲＲは、直列に接続された２つのソレノイドＳＯＬの接続箇所Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｖに対して、それぞれ液圧通路を介して接続している。
【００２７】
また、リザーバ２３は、減圧制御モードのときに、ホイルシリンダ２６から戻されてくるブレーキ液を溜める。ポンプ２４は、ＡＢＳ制御が行われている時にモータ２５によって駆動され、リザーバ２３に溜められたブレーキ液を汲み上げ、チェックバルブを介してマスタシリンダ２２に供給する。
【００２８】
上述した制動力制御回路１４は、このような構成の液圧回路１５に対して、任意のソレノイドＳＯＬを通電して任意のホイルシリンダ２６の液圧を調整（増加・減少・保持）することによって、所望の車輪の制動トルクを制御することができる。
【００２９】
以上のように、制動力制御装置１は、基準車輪の路面μ勾配に基づいて制御対象の車輪の制動トルクを制御することによって、ブレーキ制御時においても常に各車輪のグリップ力を維持して、安定して車両を走行させることができる。すなわち、制動力制御装置１は、車輪のグリップ度の指標である路面μ勾配に基づいて制御対象の車輪の制動トルクを制御するので、常に各車輪のグリップ度を把握しながら、安定して車両を走行させることができる。
【００３０】
例えば、基準車輪の車輪スリップに対する制動力が、図５（Ａ）に示すような特性になっていたとする。このとき、路面μ勾配をＫ*とする。ここで、制御対象の車輪の路面μ勾配がＫＡ（＜Ｋ*）であるとすると、その車輪の車輪スリップに対する制動力は図５（Ｂ）に示すような特性になる。この特性によると、車輪のグリップ度はほぼ限界に達しているので、タイヤのグリップ度を回復させるために制動トルクを減じる必要がある。そこで、制動力制御回路１４は、液圧回路１５における制御対象の車輪の液圧を減じて、その車輪の制動力を減じることによって、その車輪のグリップ力を回復している。
【００３１】
一方、制御対象の車輪の路面μ勾配がＫＢ（＞Ｋ*）であるとすると、その車輪の車輪スリップに対する制動力は図５（Ｃ）に示すような特性になる。この特性によると、車輪のグリップ度は限界までには余裕があるので、タイヤのグリップ度をさらに有効に利用するために制動トルクを増加させる必要がある。そこで、制動力制御回路１４は、液圧回路１５における制御対象の車輪の液圧を増し、その車輪の制動力を増加することによって、その車輪のグリップ力をさらに大きくしている。
（基準車輪の選択）
つぎに、基準車輪の選択について、減速しながら左に旋回している４輪車両を例に挙げて説明する。
【００３２】
例えば図６に示すように、旋回内側前輪を基準車輪に設定し旋回内側後輪を制御対象の車輪としてもよい。同様にして、旋回外側前輪を基準車輪に設定し旋回外側後輪を制御対象の車輪としてもよい。
【００３３】
また、図７に示すように、図６と同様にして基準車輪と制御車輪とを決定し、さらに２つの後輪のうち路面μ勾配の低い方又は制動トルクの低い方に合わせていわゆるセレクトロー制御を行ってもよい。このように、セレクトロー制御を行うことによって、車両安定性を更に向上させることができる。セレクトロー制御は、路面μが低い場合や旋回が大きい場合のように車両安定性が特に必要とされる場合にのみ選択されるようにしてもよい。
【００３４】
図８に示すように、２つの前輪の路面μ勾配の平均又は２つの前輪のいずれかの路面μ勾配を基準車輪の路面μ勾配とし、それぞれの後輪を制御するようにしてもよい。さらに、図９に示すように、図８と同様にして基準車輪と制御車輪とを決定し、さらに２つの後輪のうち路面μ勾配の低い方又は制動トルクの低い方に合わせていわゆるセレクトロー制御を行ってもよい。
【００３５】
図１０に示すように、旋回外側前輪を基準車輪に設定し旋回内側前輪を制御対象の車輪とし、旋回外側後輪を基準車輪に設定し旋回内側後輪を制御対象の車輪としてもよい。このとき、図１１に示すように、２つの旋回外側車輪の路面μ勾配の平均又はそれらの２つの車輪のいずれかの路面μ勾配を基準車輪の路面μ勾配とし、旋回内側の車輪を制御するようにしてもよい。
【００３６】
図１２に示すように、旋回内側前輪を基準車輪に設定し旋回外側前輪を制御対象の車輪とし、旋回内側後輪を基準車輪に設定し旋回外側後輪を制御対象の車輪としてもよい。このとき、図１３に示すように、２つの旋回内側車輪の路面μ勾配の平均又はそれらの２つの車輪のいずれかの路面μ勾配を基準車輪の路面μ勾配とし、旋回外側の車輪を制御するようにしてもよい。
【００３７】
図１４に示すように、旋回内側前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。同様にして、図１５に示すように旋回外側前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。図１４及び図１５においては、制御対象となる車輪に対してセレクトロー制御を行ってもよい。
【００３８】
また、図１６に示すように、旋回内側後輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。同様にして、図１７に示すように旋回外側後輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪としてもよい。
【００３９】
なお、本発明は、基準車輪の選択については上述したものに限定されず、基準車輪の路面μ勾配を用いて他の車輪を制御するものであれば、他の選択方法についても同様にして適用することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では図２及び図３に示すフローチャートに従って制動力分配制御を行っていたが、以下の５つすべての条件を満たす時に制動力分配制御を行ってもよい。
１．運転手のブレーキ操作がある
２．ＡＢＳ制御中ではない
３．Ｋ−Ｋ*＜Ｃ１ 又は Ｋ−Ｋ*＞Ｃ２
４．車両減速度が所定値以上
５．車両旋回状態が所定値以上
ここで、運転手のブレーキ操作の有無については、ストップスイッチのオン／オフによって判定することができる。また、ブレーキペダルのストロークセンサ、踏力センサや液圧センサを有する場合には、これらのセンサからの信号を利用してもよい。車両旋回状態は、左右の車輪速度の差から求めることができ、さらに、操舵角センサ、ヨーレートセンサ、横Ｇセンサを有する場合にはこれらのセンサの出力信号を利用して求めることもできる。なお、Ｋ−Ｋ*＞Ｃ２の条件を省略すれば、運転手の操作以上には制動トルクを増加させないようにすることができる。
（他の実施の形態）
上述した実施の形態では図４に示す液圧回路１５を例に挙げて説明したが、図１８に示す構成の液圧回路１５Ａを用いてもよい。なお、図１８については、図１５と同じ部位に対しては同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
液圧回路１５Ａは、ブレーキペダル２１の踏力に応じた液圧のブレーキ液を排出するマスタシリンダ２２と、液圧の増加・減少・保持を行うソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ１２と、ブレーキ液を一時的に溜めるリザーバ２３と、リザーバ２３に溜められた油を汲み上げるポンプ２４と、ポンプの原動力となるモータ２５と、液圧に応じたブレーキ力で車輪を制御するホイルシリンダ２６（２６ＦＬ，２６ＦＲ，２６ＲＬ，２６ＲＲ）と、所定の方向への高圧ブレーキ液の流入を抑制するチェックバルブ２７〜３０，４１〜４４とを備えている。なお、ソレノイドＳＯＬ１〜ＳＯＬ８と、各ホイルシリンダ２６と、チェックバルブ２７〜３０との関係は、図４と同様である。
【００４２】
ソレノイドＳＯＬ９の一方のポートは、マスタシリンダ２２に接続されている。その他方のポートは、ソレノイドＳＯＬ１，ＳＯＬ３のマスタシリンダ２２側のポートに接続されている。ソレノイドＳＯＬ１２の一方のポートは、マスタシリンダ２２に接続されている。その他方のポートは、ソレノイドＳＯＬ５，ＳＯＬ７のマスタシリンダ２２側のポートに接続されている。
【００４３】
ソレノイドＳＯＬ９，ＳＯＬ１２の各ポートの間には、それぞれ、ブレーキ液を供給するための液圧通路が２本平行して設けられている。これらの液圧通路には、高圧のブレーキ液が流入しないようにするためのチェックバルブ４１〜４４が設けられている。
【００４４】
ソレノイドＳＯＬ１０，ＳＯＬ１２の一方のポートは、マスタシリンダ２２に接続されている。その他方のポートは、チェックバルブを介してリザーバ２３Ｆ’，２３Ｒ’に接続されている。
【００４５】
ポンプ２４は、リザーバ２３Ｆ，２３Ｒに溜められたブレーキ液を、チェックバルブを介して汲み上げ、一旦リザーバ２３Ｆ’，２３Ｒ’に溜めて、そしてマスタシリンダ２２に供給する。
【００４６】
上述した制動力制御回路１４は、このような構成の液圧回路１５Ａに対しても、任意のソレノイドＳＯＬを通電して任意のホイルシリンダ２６の液圧を調整（増加・減少・保持）することによって、所望の車輪の制動トルクを制御することができる。
（路面勾配推定回路１２）
ここで、路面勾配推定回路１２の具体的な内容について詳細に説明する。本実施の形態に係る路面勾配推定回路１２は、路面外乱ΔＴd のみが加振入力として車輪共振系に入力されている場合にμ勾配を演算するものである。
【００４７】
路面勾配推定回路１２は、図１９に示すように、車輪速センサ１１で検出された各車輪の車輪速度ω1 から路面外乱ΔＴd を受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の車輪速振動Δω1 を検出する前処理フィルタ５１と、検出された車輪速振動Δω1 を満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する伝達関数同定回路５２と、同定された伝達関数に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を各車輪毎に演算するμ勾配演算回路５３と、から構成される。
【００４８】
前処理フィルタ５１は、本車輪共振系の共振周波数と予想される周波数を中心として一定の帯域の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該共振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタなどで構成することができる。このバンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定したものでる。
【００４９】
なお、この前処理フィルタ５１の出力は、直流成分を除去したものとする。すなわち、車輪速度ω1 の回りの車輪速振動Δω1 のみが抽出される。
【００５０】
いまここで、前処理フィルタ５１の伝達関数Ｆ（ｓ）を、
【００５１】
【数１】
とする。ただし、ｃi はフィルタ伝達関数の係数、ｓはラプラス演算子である。
【００５３】
次に、伝達関数同定回路５２が依拠する演算式を導出しておく。なお、本実施の形態では、前処理フィルタ５１の演算を、伝達関数同定回路５２の演算に含めて実施する。
【００５４】
まず、同定すべき伝達関数は、路面外乱ΔＴd を加振入力として、このとき前処理フィルタ５１により検出された車輪速振動Δω1 を応答出力とする２次のモデルとする。すなわち、
【００５５】
【数２】
の振動モデルを仮定する。ここに、ｖは車輪速信号を観測するときに含まれる観測雑音である。(2)式を変形すると、次式を得る。
【００５７】
【数３】
まず、(3)式に(1)式の前処理フィルタを掛けて得られた式を離散化する。このとき、Δω1 、ΔＴd 、ｖは、サンプリング周期Ｔs 毎にサンプリングされた離散化データΔω1 （ｋ）、ΔＴd （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサンプリング番号：ｋ=1,2,3,.... ）として表される。また、ラプラス演算子ｓは、所定の離散化手法を用いて離散化することができる。本実施の形態では、１例として、次の双一次変換により離散化するものとする。なお、ｄは１サンプル遅延演算子である。
【００５９】
【数４】
また、前処理フィルタの次数ｍは、２以上が望ましいので、本実施の形態では、演算時間も考慮してｍ＝２とし、これによって次式を得る。
【００６１】
【数５】
また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω1 の各データから伝達関数を同定するために、(4)式を、同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるように、次式のように変形する。なお、”T ”を行列の転置とする。
【００６３】
【数６】
上式において、θが同定すべき伝達関数のパラメータとなる。
【００６５】
伝達関数同定回路５２では、検出された車輪速振動Δω1 の離散化データを(9)式に順次当てはめた各データに対し、最小自乗法を適用することによって、未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定する。
【００６６】
具体的には、検出された車輪速振動Δω1 を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝1,2,3,...)に変換し、該データをＮ点サンプルし、次式の最小自乗法の演算式を用いて、伝達関数のパラメータθを推定する。
【００６７】
【数７】
ここに、記号”＾”の冠した量をその推定値と定義することにする。
【００６９】
また、上記最小自乗法は、次の漸化式によってパラメータθを求める逐次型最小自乗法として演算してもよい。
【００７０】
【数８】
ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常は０．９５〜０．９９の値に設定する。このとき、初期値は、
【００７２】
【数９】
とすればよい。
【００７４】
また、上記最小自乗法の推定誤差を低減する方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。本実施の形態では、補助変数を導入した最小自乗法である補助変数法を用いた例を説明する。該方法によれば、(9)式の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数として、次式を用いて伝達関数のパラメータを推定する。
【００７５】
【数１０】
また、逐次演算は、以下のようになる。
【００７７】
【数１１】
補助変数法の原理は、以下の通りである。(15)式に(9)式を代入すると、
【００７９】
【数１２】
となるので、(19)式の右辺第２項が零となるように補助変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。そこで、本実施の形態では、補助変数として、ζ（ｋ）＝［−ξy1（ｋ）−ξy2（ｋ）］T を式誤差ｒ（ｋ）と相関を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわち、
【００８１】
【数１３】
とする。ただし、Ｌは遅延時間である。
【００８３】
上記のようにして伝達関数を同定した後、μ勾配演算回路５３において、路面μ勾配Ｄ0 に関係する物理量を、
【００８４】
【数１４】
と演算する。このように(21)式により路面μ勾配Ｄ0 に関係する物理量を演算できると、例えば、該物理量が小さいとき、タイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態であると容易に判定できる。
【００８６】
以上説明した路面勾配推定回路１２は前処理フィルタ５１では、バンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定したものであるが、このパラメータを伝達関数同定回路５２で同定されたパラメータに適応させて変化させるようにしてもよい。即ち、伝達関数同定回路５２で同定されたパラメータに応じて前処理フィルタ５１の特性を変化させる適応回路を更に設けてもよい（特開平11-78843号公報の第１の実施の形態の第２の態様（図９等参照））。
【００８７】
また、路面勾配推定回路１２は、励振トルクΔＴ1 が加振入力として車輪共振系に入力されている場合に車輪共振系の伝達関数を同定して、路面μ勾配を演算するようにしてもよい（特開平11-78843号公報の第３の実施の形態の第１の態様（図１３等参照））。
【００８８】
更に、路面勾配推定回路１２は、励振トルクΔＴ1 が加振入力として車輪共振系に入力されている場合において、検出された加振入力と応答出力とから車輪共振系の伝達関数を同定するようにしてもよい（特開平11-78843号公報の第４の実施の形態の第１の態様（図１６等参照））。
【００８９】
加えて、路面勾配推定回路１２は、応答出力の内、周期的な信号である応答出力のみを選別し、選別された応答出力に基づいて車輪共振系の伝達関数を同定し、μ勾配を演算するようにしてもよい（特開平11-78843号公報の第５の実施の形態（図１８等参照））。
【００９０】
以上説明した例では、タイヤと路面との間の摩擦特性を含む車輪共振系への加振入力に対する応答出力を検出し、加振入力から応答出力までの車輪共振系の伝達特性を、少なくともタイヤと路面との間のすべり易さに関する物理量を車輪状態の未知要素として含む振動モデルで表し、該振動モデルに基づいて、少なくとも上記検出された応答出力を略満足させるような未知要素を推定するものである。
【００９１】
本発明はこれに限定されるものではなく、車輪速度信号からバネ下共振特性を表す物理モデルのパラメータを同定し、同定したパラメータから路面と車輪との間の滑り易さに関する物理量を推定する物理量として、路面μ勾配を演算してもよい（特願平10-281660号の実施の形態の欄等参照）。
【００９２】
ところで、以上説明した例では、路面と車輪との間の滑り易さに関する物理量として、路面μ勾配を演算しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリップ速度に対する制動トルクの勾配（制動トルク勾配）、スリップ速度に対する駆動トルクの勾配（駆動トルク勾配）、及び微小振動等を求めるようにしてもよい。
【００９３】
即ち、所定のサンプル時間毎に検出された車輪速度の時系列データに基づいて、制動トルク勾配や駆動トルク勾配を演算してもよい（特開平10-114263号公報（図１等参照））。
【００９４】
また、所定のサンプル時間毎に検出された車輪減速度の時系列データ、及び所定のサンプル時間毎に検出されたブレーキトルク又は該ブレーキトルクに関連した物理量の時系列データに基づいて、制動トルク勾配を演算してもよい（特開平10-114263号公報（図２、図３等参照））。
【００９５】
更に、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を微小励振し、ブレーキ力を微小励振した場合のブレーキ力の微小振幅に対する車輪速度の共振周波数成分の微小振幅の比である微小ゲインを演算してもよい（特開平10-114263号公報（図４等参照））。
【００９６】
【発明の効果】
本発明に係る制動力制御装置は、制御対象の車輪の路面μ勾配から基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行うことによって、制御対象となる車輪のグリップ力に応じてその車輪の制御トルクの増減を独立して行うので、ブレーキ中であっても安定して車両を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る制動力制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】制動力制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図３】制動力制御装置の制動力配分についての動作内容を説明するフローチャートである。
【図４】制動力制御装置に備えられた液圧回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】基準車輪及び制御対象の車輪について、車輪スリップに対する制動力の特性を示す図である。
【図６】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図７】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図８】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図９】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１０】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１１】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１２】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１３】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１４】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１５】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１６】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１７】４輪車両における基準車輪と制御対象の車輪を説明する図である。
【図１８】液圧回路の他の例を示す回路図である。
【図１９】制動力制御装置に備えられた路面勾配推定回路の具体的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 車輪速センサ
１２ 路面勾配推定回路
１３ 偏差演算回路
１４ 制動力制御回路
１５ 液圧回路
Claims (3)
- 車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、
前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、
前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、
前記制動トルク制御手段は、制動操作があるときに、前記車両の前輪を基準車輪とし、前記車両の後輪を制御対象の車輪として、前記後輪の制動トルクを制御する
制動トルク制御装置。 - 車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、
前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、
前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、
前記制動トルク制御手段は、前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外輪を基準車輪とし、前記車両の旋回内輪を制御対象の車輪として、前記旋回内輪の制動トルクを制御する
制動トルク制御装置。 - 車両に設けられた各車輪の車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度検出手段と、
前記車輪速度検出手段で検出された各車輪速度に基づいて、車輪スリップ速度に対する制動力の勾配である路面μ勾配をそれぞれ推定する路面μ勾配推定手段と、
前記車両に設けられた各車輪のうち、少なくとも１つの車輪を制動トルクが制御される車輪である制御対象の車輪とし、他の少なくとも１つを前記制御対象の車輪を制御する際の基準の車輪である基準車輪とした場合において、前記路面μ勾配推定手段で推定された制御対象の車輪の路面μ勾配から前記路面μ勾配推定手段で推定された基準車輪の路面μ勾配を減じた値である偏差が、制動トルク減少制御の閾値を表す第１の閾値より低いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを減少し、制動トルク増加制御の閾値を表す第２の閾値より高いときに前記制御対象の車輪の制動トルクを増加する制御を行う制動トルク制御手段と、を備え、
前記制動トルク制御手段は、制動操作があり、かつ前記車両が旋回しているときに、前記車両の旋回外側の前輪を基準車輪とし、他の車輪を制御対象の車輪として、前記他の車輪の制動トルクを制御する
制動トルク制御装置。
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