JP3856246B2 - アンチロックブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のブレーキによる減速時に、路面状態に応じて望ましいブレーキトルクで減速するためのブレーキトルク制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ブレーキトルクを望ましい値に制御するための装置については、例えば以下の文献に開示されている。
【0003】
参考文献1…Tan and Chin:Vehicle Traction Control:Variable Stracture Control Approach.Trans.of ASME Dynamic Systems,Measurement.and Control,113 223/230(1991)
参考文献2…Chin,William.Sidiosky,Rule andSparschu:Sliding−Mode ABS Wheel−Slip Control,Proc.of Am.Control Conf.1/5(1992)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの参考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、この関数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するものであるが、ブレーキトルクを発生させるアクチュエータ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。
【0005】
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、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よいが、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を実際値とが正確に一致しない場合がある。
【0006】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、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。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図10に示すように各車輪の車輪速v wi (t)を検出する車輪速検出手段と、車体速V x (t)を検出する車体速検出手段と、車体の前後方向の車体加速度A x (t)を検出する車体加速度検出手段と、各車輪の軸荷重F vi (t)を検出する軸荷重検出手段と、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から各車輪の切換ブレーキトルク目標値U swi (t)を[請求項1]に記載の式(1),(3),(4)に基づいて演算する切換ブレーキトルク目標値演算手段と、前記軸荷重F vi (t)、前記車体加速度A x (t)、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から、各車輪の等価ブレーキトルク目標値U eqi を[請求項1]に記載の式(5a),(5b)に基づいて演算する等価ブレーキトルク目標値演算手段と、前記切換ブレーキトルク目標値U swi (t)と前記等価ブレーキトルク目標値U eqi を加算して、各車輪のブレーキトルク目標値U cmd (t)を演算するブレーキトルク目標値演算手段と、このブレーキトルク目標値U cmd (t)に一致するように各車輪のブレーキトルクU i (t)を調整するブレーキトルク調整手段と、を備えたことを特徴とするアンチロックブレーキ装置。
【0008】
第2の発明は、図11に示すように各車輪の車輪速v wi (t)を検出する車輪速検出手段と、車体速V x (t)を検出する車体速検出手段と、車体の前後方向の車体加速度A x (t)を検出する車体加速度検出手段と、車体のロール角加速度Aφ(t)を検出するロール角加速度検出手段と、車体のピッチ角加速度Aζ(t)を検出するピッチ角加速度検出手段と、車体の横加速度A y (t)を検出する横加速度検出手段と、前記車体加速度A x (t)、前記ロール角加速度Aφ(t)、前記ピッチ角加速度Aζ(t)および前記車体の横加速度A y (t)から各車輪の軸荷重F vi (t)を演算する軸荷重演算手段と、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から各車輪の切換ブレーキトルク目標値U swi (t)を[請求項2]に記載の式(1),(3),(4)に基づいて演算する切換ブレーキトルク目標値演算手段と、前記軸荷重F vi (t)、前記車体加速度A x (t)、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から、各車輪の等価ブレーキトルク目標値U eqi を[請求項2]に記載の式(5a),(5b)に基づいて演算する等価ブレーキトルク目標値演算手段と、前記切換ブレーキトルク目標値U swi (t)と前記等価ブレーキトルク目標値U eqi を加算して、各車輪のブレーキトルク目標値U cmd (t)を演算するブレーキトルク目標値演算手段と、このブレーキトルク目標値U cmd (t)に一致するように各車輪のブレーキトルクU i (t)を調整するブレーキトルク調整手段と、を備えたことを特徴とするアンチロックブレーキ装置。
【0009】
第3の発明は、前記軸荷重演算手段は、前記車体のロール角加速度Aφ(t)、前記車体のピッチ角加速度Aζ(t)、前記車体加速度A x (t)、前記車体の横加速度A y (t)から各車輪の軸荷重F vi (i=1は右前輪、i=2は左前輪、i=3は右後輪、i=4は左後輪)を下記の式(24)に基づいて演算することを特徴とする請求項2に記載のアンチロックブレーキ装置。
記
F v1 =F 01 +Fφ−Fζ F v2 =F 02 −Fφ−Fζ F v3 =F 03 +Fφ+Fζ F v4 =F 04 −Fφ+Fζ…(24)
ここで、
Fφ=[IφAφ+h g A x ]/[T f +T r ]
Fζ=[IζAζ+h g A y ]/[L f +L r ]
Iφ:ロール軸回り慣性モーメント
Iζ:ピッチ軸回り慣性モーメント
T f :前輪トレッド
T r :後輪トレッド
L f :車両の重心点から前車軸までの距離
L r :車両の重心点から後車軸までの距離
h g :車両の重心高さ
と定義する。
【0013】
【作用】
第1の発明では、ブレーキトルク目標値U cmd (t)は切換ブレーキトルク目標値U swi (t)と等価ブレーキトルク目標値U eqi を加算したものとして求められ、実際のブレーキトルクU i (t)がこのブレーキトルク目標値U cmd (t)と一致するように、ブレーキ圧調整手段に信号が出力され、ブレーキ圧調整手段はこの信号に比例した圧力をブレーキに供給するが、等価ブレーキトルク目標値U eqi の存在により、スリップ率λ i は、λ 0 へと収束し、このλ 0 を保つように制御されるので、制動時の停止距離は短くなり、また、制動時の車両の挙動が安定し、滑らかに停止へと至ることができる。等価ブレーキトルク目標値U eqi については、測定容易な軸荷重F vi (t)を用いて、式(5b)で定義されるZ i (t)から容易に決定することができる。
【0014】
第2の発明では、検出容易なロール角加速度Aφ(t)、ピッチ角加速度Aζ(t)、車体加速度A x (t)、横加速度A y (t)の検出値を用いて、各車輪の軸荷重F vi (t)が演算され、これら軸荷重F vi (t)の演算値から等価ブレーキトルク目標値U eqi の決定が可能となるので、適切なアンチロック制御が行われる。
【0015】
第3の発明では、検出容易なロール角加速度Aφ(t)、ピッチ角加速度Aζ(t)、車体加速度A x (t)、横加速度A y (t)の検出値から、各車輪の軸荷重F vi (t)が式(24)を用いて演算され、これら軸荷重F vi (t)の演算値から等価ブレーキトルク目標値U eqi の決定が可能となるので、適切なアンチロック制御が行われる。
【0016】
第4の発明にでは、検出容易なロール角加速度、ピッチ角加速度、車体加速度、横加速度の検出値を用いて、軸荷重が推定され、この軸荷重の推定値から等価ブレーキトルク目標値の決定が可能となるので、適切なアンチロック制御が行われる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
図1は本発明の第1の実施の形態を示すものであり、図に示すように、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は例えば圧油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。
【0019】
コントロールユニット3には、ブレーキペダル11の踏み込み角θ(t)を検出するブレーキペダル踏み込み角センサ4、各車輪12の回転速度vw(t)を検出する車輪速センサ5、自動車の車体速度Vx(t)(および回転角換算車体速度vx(t))を検出する車速センサ6、自動車の車体の前後方向の車体加速度Ax(t)(および回転角換算車体加速度αx(t))を検出する車体加速度センサ7、各車輪12の軸荷重Fv(t)を検出する軸荷重センサ8からの信号が入力される。なお、車速センサ6は、例えば、車体加速度センサ7とこの出力を積分する積分器によって構成される。
【0020】
ここで、回転角換算車体速度vx(t)および回転角換算車体加速度αx(t)とは、それぞれ、自動車の車体速度Vx(t)、車体加速度Ax(t)および車輪半径Rwから、
vx(t)=Vx(t)/Rw
αx(t)=Ax(t)/Rw
で定義される量である。
【0021】
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、入力されるブレーキペダル踏み込み角θ(t)、車輪速vw(t)、車体速V x (t)の各信号を用いて、以下に示す式(1)〜(4)により切換ブレーキトルク目標値Usw(t)を、また、回転角換算車体加速度αx(t)、軸荷重Fv(t)の各信号から、以下に示す式(5a)、(5b)により等価ブレーキトルク目標値Ueq(t)を、それぞれ算出し、これらを加算することによってブレーキトルク目標値Ucmd(t)を求め、実際のブレーキトルクがこのブレーキトルク目標値Ucmd(t)と一致するように、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5、軸荷重センサ8は、車輪12ごとに設けられ、ブレーキ圧信号も車輪12ごとに出力される。
【0022】
さて、コントロールユニット3によるブレーキトルク目標値Ucmd(t)の演算は、以下のように行われる。
【0023】
なお、以下の説明で添字i(=1、2、…、nw)は車輪番号を示す。特に本実施の形態では4輪を扱うため、車輪数nw=4であり、添字1は右前輪についての値、添字2は左前輪についての値、添字3は右後輪についての値、添字4は左後輪についての値をそれぞれ示す。
【0024】
まず、各車輪の車輪速度vwi(t)、回転角換算車体速度vx(t)および所定値ηから、各車輪に対する判定関数σiを次式(1)のように演算する。
【0025】
σi(t)=ηvx(t)+vwi(t) …(1)
ここで、ηは路面とタイヤのスリップ率の目標値λ0から、
η=λ0−1
と決められる。
【0026】
なお、路面とタイヤのスリップ率λiは次式(2)で定義する。
【0027】
λi(t)=[vx(t)−vwi(t)]/vx(t) …(2)
この定義から、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。また、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。
【0028】
つぎに、切換関数si(t)を次式(3)にしたがって演算する。
【0029】
【数3】
【0030】
ここで、t0はブレーキペダル踏み込み角θ(t)が所定値θ0を超えブレーキ制御ルーチンの実行が始められた時刻、tは現在時刻、τはあらかじめ定められた正の定数である。
【0031】
つづいて、切換ブレーキトルク目標値Uswi(t)を次式(4)にしたがって演算する。
【0032】
Uswi(t)=Ki・si/|si| …(4)
ここで、Kiは適当な正の定数である。
【0033】
一方、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)は、次式(5a)、(5b)により算出される。
【0034】
Ueqi(t)=τJwiσi(t)+RwiZi(t)+ηJwiαx(t) …(5a)
【0035】
【数4】
【0036】
ここで、
M:車両質量
Jw:車輪慣性モーメント
Fvi:第i輪軸荷重
である。
【0037】
これらから、ブレーキトルク目標値Ucmd(t)は、
Ucmd(t)=Uswi(t)+Ueqi(t) …(6)
と決定される。このブレーキトルク目標値Ucmd(t)となるようにブレーキトルクを与えることにより、自動車を目標のスリップ率λ0で制動するアンチロック制御がなされるが、以下、これについて説明する。
【0038】
自動車の運動方程式は、
【0039】
【数5】
【0040】
Jwiαwi(t)=Rw・[fμ i(t)−fri(t)]−Ui(t) …(8)
で与えられる。ここで、
Ui:第i輪ブレーキトルク
Bri:第i輪転がり抵抗
Rw:車輪半径
λi:第i輪スリップ率
Bv:空気抵抗係数
μi(λi):第i輪と路面間の摩擦係数
Θ:路面傾斜
であり、
fμ i(t)=Fvi(t)・μi(λi)
fri(t)=Fvi(t)・Bri
faero(t)=Bv・vx(t)2
である。
【0041】
簡略化のためにΘ=0、faero=0とすれば(これらの影響をΣfriの中に含めたと考えればよい)、運動方程式(7)、(8)は、次式(9)、(10)のように書き直せる。
【0042】
【数6】
【0043】
αwi(t)=[Rw/Jwi]・[fμ i(t)−fri(t)]−Ui(t)/Jwi
…(10)
制御の目的は各輪のスリップ率λiを目標スリップ率λ0に一致させることで、これはsi≡定数=0とすることで達成される。なぜなら、
si=σi+τ∫σidt≡0
⇒(d/dt)σi+τσi≡0
⇒σiは時定数τで0に収束(σi→0)
⇒λi→λ0
となるからである。
【0044】
si≡0とするためには、si 2が時間とともに単調に減少し、有限時間で0に停留するようにすればよい。そのためには、si 2の時間微分が常に負の数になる必要があり、時間微分を(d/dt)で表せば、
(d/dt)si 2=2si・(d/dt)si
であるから、
si>0のとき(d/dt)si<0 …(11)
si<0のとき(d/dt)si>0 …(12)
であればよい。いま、(d/dt)siを計算すると、
(d/dt)si
=(d/dt)σi+τσi
=ηαx+αw+τσi
=ηαx+[Rwi/Jwi]・[fμ i−fri]−Ui/Jwi+τσi
…(13)
であるから、si>0のとき、
Ui>τJwiσi+Rwi・[fμ i−fri]+ηJwiαx …(14)
また、si<0のとき、
Ui<τJwiσi+Rwi・[fμ i−fri]+ηJwiαx …(15)
とすればよい。
【0045】
このため、切換ブレーキトルク目標値Usw(t)を式(4)のように、また、等価ブレーキトルク目標値Ueq(t)′を
Ueqi(t)′
=τJwiσi(t)+Rwi・[fμ i(t)−fri(t)]+ηJwiαx(t)
…(5a′)
と定義し、
Ui(t)=Uswi(t)+Ueqi(t)′ …(16)
とすれば式(14)、(15)が成り立つ。したがって、結局、ブレーキトルク目標値Ucmd(t)′は、
Ucmd(t)′=Uswi(t)+Ueqi(t)′ …(6′)
のように与えればよいことが分かる。これにより、si 2が減少して行き、Ui=Ueqi′(すなわちsi=0)となったとすると、si・(d/dt)si=0となるので、siは0に停留し、目的のブレーキトルク制御が達成される。
【0046】
なお、以上の制御でブレーキは正のトルクしか発生できないので、実際のブレーキトルクUi(t)は、
Ui(t)=Ucmd(t) (Ucmd(t)≧0) …(17)
Ui(t)=0 (Ucmd(t)≦0) …(18)
とされる。
【0047】
ところで、等価ブレーキトルク目標値Ueq(t)′は、上述のように(5a′)により与えればよいが、このUeq(t)′の計算のためには、fμi(t)−fri(t)を計測する必要がある。しかしながら、この計測は困難なものである。
【0048】
そこで、本発明では、fμ i(t)−fri(t)を以下のように推定し、fμ i(t)−fri(t)の推定値Zi(t)を前述の式(5b)のように与えることで、等価ブレーキトルク目標値Ueq(t)を前述の式(5a)のように定義し、結局、ブレーキトルク目標値Ucmd(t)を式(6)のように与える。これについて説明すれば、以下のとおりである。
【0049】
まず、前述の自動車の運動方程式(7)において、fri=0、faero=0、Θ=0なる近似を行うと、
【0050】
【数7】
【0051】
が得られ、さらに、第i輪と路面間の摩擦係数μi(ただし、i=1、2、…、nw)を、
μi=μ
とすれば、fμ i=Fvi・μiより、
【0052】
【数8】
【0053】
となり、したがって、
【0054】
【数9】
【0055】
となる。この式(21)の両辺にμをかけて、μ・Fvi=fμ iであることを考慮すれば、
【0056】
【数10】
【0057】
が得られる。ここで、fri(t)=0と仮定されているので、この式(22)の左辺はfμ i(t)−fri(t)と等しいが、式(22)の右辺と式(5b)の右辺は等しいので、結局、fμ i(t)−fri(t)は、測定容易な軸荷重Fvi(t)を用いて、式(5b)で定義されるZi(t)で近似され、このZi(t)により、等価ブレーキトルク目標値Ueq(t)を容易に決定することができる。
【0058】
つぎに、コントロールユニット3において行われる制御の具体的手順を、図2、図3に示すフローチャートを用いて説明する。
【0059】
図2はコントローラ3が行う基本ルーチンである。
【0060】
まず、ステップ1において、サンプル時刻かどうかが判定される。このステップは、この基本ルーチンを一定周期で実行するために設けられたものである。
【0061】
サンプル時刻であれば、ステップ2においてブレーキペダルの踏み込み角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、以降のブレーキトルク制御を行わずにルーチン終了する。
【0062】
ブレーキペダルの踏み込み角θ(t)がθ0以上である場合には、ステップ3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。
【0063】
図3のブレーキトルク制御ルーチンでは、まずステップ11で、各車輪の車輪速vwi(t)と車体速vx(t)とが読み込まれる。
【0064】
ついで、ステップ12では、各車輪の車輪速vwi(t)、車体速vx(t)および所定値ηから、各車輪に対する判定関数σiを前述の式(1)のように演算する。
【0065】
ステップ13では、切換関数si(t)を式(3)にしたがって演算し、さらにこの切換関数si(t)から、切換ブレーキトルク目標値Uswi(t)を式(4)にしたがって演算する。
【0066】
ステップ14では、車体加速度αx(t)、各車輪の軸荷重Fvi(t)から、式(5a)、(5b)にしたがって、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を決定する。
【0067】
ステップ15では、切換ブレーキトルク目標値Uswi(t)と等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を加算することにより、ブレーキトルク目標値Ucmd(t)を決定し、これをブレーキトルク調整機構2へと出力する。
【0068】
つぎに全体の作用を説明する。
【0069】
車両の制動時に、ブレーキペダルが所定の踏み込み角θ0よりも踏み込まれたならば、本発明のアンチロックブレーキ装置が作動する。コントロールユニット3は、演算によりブレーキトルク目標値Ucmd(t)を求め、ブレーキトルクがこのブレーキトルク目標値Ucmd(t)と一致するように、ブレーキ圧調整機構2に信号を出力する。
【0070】
この場合、ブレーキトルク目標値Ucmd(t)は、切換ブレーキトルク目標値Uswi(t)と等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を加算したものとして求められるが、この等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)の存在により、スリップ率λは、図4のグラフ(A)に示すように目標値λ0へと収束し、この目標値λ0を保つように制御されるので、制動時の停止距離は短くなり、また、制動時の車両の挙動が安定し、滑らかに停止へと至ることができる。これは以下のように示される。
【0071】
まず、適切な等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を用いない場合には、スリップ率λが目標のスリップ率λ0へと収束することはないことを示すために、仮に式(6)においてUeqi(t)=0とおいた場合を考える。この場合、式(4)における定数Kiが、
Ki>|τJwiσi+Rwi・[fμ i−fri]+ηJwiαx| …(23)
を満たすように十分大きく選ばれていれば、スリップ率を目標値λ0とするための前述の条件式(14)、(15)は成り立つ。
【0072】
しかし、このようにKiを大きくとったUswi(t)のみによる制御では、センサーやアクチュエータ、コントローラの演算時間などに起因する遅れの影響で、si(t)は0を中心としてハンチングを起こし、スリップ率も図4のグラフ(B)に示すように目標値の周囲でハンチングしてしまう。
【0073】
一方、ハンチングを防止するためにKiを小さくしたならば、条件式(14)、(15)が満たされなくなり、図4のグラフ(C)に示すように、スリップ率が目標値に到達しなくなってしまう。
【0074】
これに対して、本発明では、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)′を導入したため、Ueqi(t)を式(5a)、(5b)のように与えれば、Ki>0でありさえすれば、条件式(14)、(15)が満たされる。したがって、十分小さなKiを採用することによってハンチングの抑制が可能となる。
【0075】
また、このとき、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)は、式(5a)、(5b)のように比較的計測容易な変数のみを用いて決定できるので、適切な等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を容易に演算することができる。
【0076】
さて、図5は、本発明の他の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を演算するために必要となる軸荷重Fviを、軸荷重センサにより直接検出するのではなく、より検出容易な変数により推定するものである。
【0077】
図5に示すように、コントロールユニット3には、ブレーキペダル11の踏み込み角θ(t)を検出するブレーキペダル踏み込み角センサ4、車輪12の回転速度vw(t)を検出する車輪速センサ5、自動車の車体速度Vx(t)(および回転角換算車体速度vx(t))を検出する車速センサ6、自動車の前後方向の車体加速度Ax(t)(および回転角換算車体加速度αx(t))を検出する前後加速度センサ7、自動車の車体のロール角加速度Aφ(t)を検出するロール角加速度センサ13、自動車の車体のピッチ角加速度Aζ(t)を検出するピッチ角加速度センサ14,車体の横加速度Ay(t)を検出する横加速度センサ15からの信号が入力される。
【0078】
ここで、ロール角加速度センサ14およびピッチ角加速度センサ15は、例えば、図6に示すように、車軸方向の加速度A1、A2を検出する一対の加速度センサS1、S2を垂直方向に距離L1だけ離して配設し、車体前後方向の加速度A3、A4を検出する一対の加速度センサS3、S4を車軸方向に距離L2だけ離して配設することによって構成され、ロール角加速度Aφ(t)およびピッチ角加速度Aζ(t)をそれぞれ、
Aφ(t)=(A1−A2)/L1
Aζ(t)=(A3−A4)/L2
として算出する。
【0079】
コントロールユニット3は、入力されるブレーキペダル踏み込み角θ(t)、車輪速vw(t)、車体速vx(t)の各信号を用いて、前述の式(1)〜(4)により切換ブレーキトルク目標値Usw(t)を、ロール角加速度Aφ(t)、ピッチ角加速度Aζ(t)、横加速度Ay(t)の各信号から以下に示す式(24)により推定される軸荷重Fvを用いて、前述の式(5a)、(5b)により等価ブレーキトルク目標値Ueq(t)を、それぞれ算出し、これらを加算することによってブレーキトルク目標値Ucmd(t)を求め、ブレーキトルクがこのブレーキトルク目標値Ucmd(t)と一致するように、ブレーキ圧調整機構2に信号を出力する。
【0080】
図7から分かるように、各輪の軸荷重Fvi(t)は、
Fv1=F01+Fφ−Fζ
Fv2=F02−Fφ−Fζ
Fv3=F03+Fφ+Fζ
Fv4=F04−Fφ+Fζ
…(24)
と表される。ここで、F0i(i=1、2、3、4)は静止状態の軸荷重である。また、車両のロールおよびピッチ運動が重心点を中心に発生し、相互に関係しないと仮定しており、Fφはロールに関連して発生する力、Fζはピッチに関連して発生する力である。
【0081】
この式(24)のFφおよびFζは、ロール角加速度Aφ(t)、ピッチ角加速度Aζ(t)、車体加速度Ax(t)、横加速度Ay(t)の各信号から以下のように推定することができる。
【0082】
図7に示すように、ロール軸回り慣性モーメントIφ、ピッチ軸回り慣性モーメントIζ、前輪トレッドTf、後輪トレッドTr、車両の重心点から前車軸までの距離Lf、車両の重心点から後車軸までの距離Lr、車両の重心高さhgを用いて、ロールおよびピッチ運動の運動方程式は、それぞれ次式のように書くことができる。
【0083】
Iφαφ=[Tf/2]・[F01+Fφ−Fζ]−[Tf/2]・[F02−Fφ−Fζ]+[Tr/2]・[F03+Fφ+Fζ]−[Tr/2]・[F04−Fφ+Fζ]
…(25)
Iζαζ=−[Lf/2]・[F01+Fφ−Fζ]−[Lr/2]・[F02−Fφ−Fζ]+[Lf/2]・[F03+Fφ+Fζ]+[Lr/2]・[F04−Fφ+Fζ]
…(26)
ここで、静止状態では、
0=[Tf/2]・F01−[Tf/2]・F02+[Tr/2]・F03−[Tr/2]・F04 …(27)
0=−[Lf/2]・F01−[Lr/2]・F02+[Lf/2]・F03+[Lr/2]・F04 …(28)
であることを用いて、式(26)、(27)をFφ、Fζについて解くと、Fφ、Fζはそれぞれ次式のように求められる。
【0084】
Fφ=[IφAφ+hgAx]/[Tf+Tr] …(29)
Fζ=[IζAζ+hgAy]/[Lf+Lr] …(30)
この式(29)、(30)を式(24)に代入すれば、軸荷重Fvi(t)が推定が可能となる。
【0085】
図8は、この第2の実施の形態のブレーキトルク制御ルーチンの手順を示すフローチャートである。
【0086】
これでも図3のフローチャートのステップ11から13と同様に、、ステップ21で、各車輪の車輪速vwi(t)と車体速vx(t)とが読み込まれ、ステップ22で、各車輪の車輪速vwi(t)、車体速vx(t)および所定値ηから、各車輪に対する判定関数σiを前述の式(1)のように演算され、ステップ23で、切換関数si(t)を式(3)にしたがって演算し、さらにこの切換関数si(t)から、切換ブレーキトルク目標値Uswi(t)を式(4)にしたがって演算する。
【0087】
つづいて、ステップ24では、式(24)、(29)、(30)にしたがって各車輪の軸荷重Fviが演算される。
【0088】
その後、ステップ25で、車体加速度αx(t)、演算された各車輪の軸荷重Fvi(t)から、式(5a)、(5b)にしたがって、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を決定し、ステップ15で、切換ブレーキトルク目標値Uswi(t)と等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)を加算することにより、ブレーキトルク目標値Ucmd(t)を決定し、これをブレーキトルク調整機構2へと出力する。 このように、第2の実施の形態によれば、比較的検出容易なロール角加速度Aφ(t)、ピッチ角加速度Aζ(t)、車体加速度Ax(t)、横加速度Ay(t)を用いて、軸荷重Fvi(t)が推定され、等価ブレーキトルク目標値Ueqi(t)の決定が可能となり、適切なアンチロック制御が行われる。
【0089】
【発明の効果】
第1の発明によれば、ブレーキトルク目標値は切換ブレーキトルク目標値と等価ブレーキトルク目標値を加算したものとして求められ、実際のブレーキトルクがこのブレーキトルク目標値と一致するように、ブレーキ圧調整手段に信号が出力され、ブレーキ圧調整手段はこの信号に比例した圧力をブレーキに供給するが、等価ブレーキトルク目標値の存在により、スリップ率は、目標値へと収束し、この目標値を保つように制御されるので、制動時の停止距離は短くなり、また、制動時の車両の挙動が安定し、滑らかに停止へと至ることができる。
【0090】
第2の発明によれば、比較的測定容易な軸荷重の検出値を用いて、等価ブレーキトルク目標値が容易に決定され、適切なアンチロック制御が行われる。
【0091】
第3の発明によれば、比較的測定容易な軸荷重の検出値を用いて、等価ブレーキトルク目標値が容易に決定され、適切なアンチロック制御が行われる。
【0092】
第4の発明によれば、検出容易なロール角加速度、ピッチ角加速度、車体加速度、横加速度の検出値を用いて、軸荷重が推定され、この軸荷重の推定値から等価ブレーキトルク目標値の決定が可能となるので、適切なアンチロック制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す概略構成図である。
【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示す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示すフローチャートである。
【図4】同じくスリップ率λの制御の様子を示す特性図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す概略構成図である。
【図6】同じく加速度センサの配置を示す構成図である。
【図7】同じく軸荷重Fviと、ロールに関連して発生する力Fφと、ピッチに関連して発生する力Fζの関係を示す説明図である。
【図8】同じくブレーキトルク制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図9】従来例のブレーキトルクの制御特性を示す特性図である。
【図10】請求項1に記載の発明のクレーム対応図である。
【図11】請求項2に記載の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
101 ブレーキ角検出手段
102 車輪速検出手段
103 車体速検出手段
104 車体加速度検出手段
105 軸荷重検出手段
106 切換ブレーキトルク目標値演算手段
107 等価ブレーキトルク目標値演算手段
108 ブレーキトルク目標値演算手段
109 ブレーキトルク調整手段
110 ロール角加速度検出手段
111 ピッチ角加速度検出手段
112 横加速度検出手段
113 軸荷重演算手段
Claims (3)
- 各車輪の車輪速v wi (t)を検出する車輪速検出手段と、車体速V x (t)を検出する車体速検出手段と、車体の前後方向の車体加速度A x (t)を検出する車体加速度検出手段と、各車輪の軸荷重F vi (t)を検出する軸荷重検出手段と、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から各車輪の切換ブレーキトルク目標値U swi (t)を下記の式(1),(3),(4)に基づいて演算する切換ブレーキトルク目標値演算手段と、前記軸荷重F vi (t)、前記車体加速度A x (t)、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から、各車輪の等価ブレーキトルク目標値U eqi を下記の式(5a),(5b)に基づいて演算する等価ブレーキトルク目標値演算手段と、前記切換ブレーキトルク目標値U swi (t)と前記等価ブレーキトルク目標値U eqi を加算して、各車輪のブレーキトルク目標値U cmd (t)を演算するブレーキトルク目標値演算手段と、このブレーキトルク目標値U cmd (t)に一致するように各車輪のブレーキトルクU i (t)を調整するブレーキトルク調整手段と、を備えたことを特徴とするアンチロックブレーキ装置。
- 各車輪の車輪速v wi (t)を検出する車輪速検出手段と、車体速V x (t)を検出する車体速検出手段と、車体の前後方向の車体加速度A x (t)を検出する車体加速度検出手段と、車体のロール角加速度Aφ(t)を検出するロール角加速度検出手段と、車体のピッチ角加速度Aζ(t)を検出するピッチ角加速度検出手段と、車体の横加速度A y (t)を検出する横加速度検出手段と、前記車体加速度A x (t)、前記ロール角加速度Aφ(t)、前記ピッチ角加速度Aζ(t)および前記車体の横加速度A y (t)から各車輪の軸荷重F vi (t)を演算する軸荷重演算手段と、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から各車輪の切換ブレーキトルク目標値U swi (t)を下記の式(1),(3),(4)に基づいて演算する切換ブレーキトルク目標値演算手段と、前記軸荷重F vi (t)、前記車体加速度A x (t)、前記車体速V x (t)、前記車輪速v wi (t)から、各車輪の等価ブレーキトルク目標値U eqi を下記の式(5a),(5b)に基づいて演算する等価ブレーキトルク目標値演算手段と、前記切換ブレーキトルク目標値U swi (t)と前記等価ブレーキトルク目標値U eqi を加算して、各車輪のブレーキトルク目標値U cmd (t) を演算するブレーキトルク目標値演算手段と、このブレーキトルク目標値U cmd (t)に一致するように各車輪のブレーキトルクU i (t)を調整するブレーキトルク調整手段と、を備えたことを特徴とするアンチロックブレーキ装置。
- 前記軸荷重演算手段は、前記車体のロール角加速度Aφ(t)、前記車体のピッチ角加速度Aζ(t)、前記車体加速度A x (t)、前記車体の横加速度A y (t)から各車輪の軸荷重F vi (i=1は右前輪、i=2は左前輪、i=3は右後輪、i=4は左後輪)を下記の式(24)に基づいて演算することを特徴とする請求項2に記載のアンチロックブレーキ装置。
記
F v1 =F 01 +Fφ−Fζ F v2 =F 02 −Fφ−Fζ F v3 =F 03 +Fφ+Fζ F v4 =F 04 −Fφ+Fζ…(24)
ここで、
Fφ=[IφAφ+h g A x ]/[T f +T r ]
Fζ=[IζAζ+h g A y ]/[L f +L r ]
Iφ:ロール軸回り慣性モーメント
Iζ:ピッチ軸回り慣性モーメント
T f :前輪トレッド
T r :後輪トレッド
L f :車両の重心点から前車軸までの距離
L r :車両の重心点から後車軸までの距離
h g :車両の重心高さ
と定義する。
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