JPH0939770A - Anti-lock brake - Google Patents

Anti-lock brake

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JPH0939770A
JPH0939770A JP22694995A JP22694995A JPH0939770A JP H0939770 A JPH0939770 A JP H0939770A JP 22694995 A JP22694995 A JP 22694995A JP 22694995 A JP22694995 A JP 22694995A JP H0939770 A JPH0939770 A JP H0939770A
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wheel
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slip ratio
target value
brake
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武俊 川邊
Osamu Isobe
修 磯邉
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雅生 中澤
Sadahiro Takahashi
貞博 高橋
Ikurou Nozu
育朗 野津
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the behavior of a vehicle stable and to shorten a braking distance when the brakes are applied to the vehicle by calculating aiming braking torque based on the value of a judgement function for changing a sign when the slip ratiocoincides with the aiming value and by adding correction responsive to the angular acceleration of the wheel to the aiming value. SOLUTION: Means 101 for detecting a wheel speed and means 102 for detecting a vehicle body speed are provided and means 103 calculates slip ratio of the wheel from the signals of there detection means. Braking torque is controlled by means 104 so as the slip ratio to coincide with an aiming value. In this case, means 105 for setting a judgement function for changing a sign when the slip ratio coincides with the aiming value is provided and means 106 calculates aiming braking torque in response to the value of the judgement function. On the ther hand, means 107 for detecting an angular acceleration of the wheel is provided and means 108 corrects the aiming braking torque with correction value corresponding to the angular acceleration and means 104 controls the braking torque, thereby preventing the hunting of the slip ratio.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control technique for optimizing a brake torque when braking a vehicle.

【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、車輪速度と車体速度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,113223/230(1991) [2]Chin,William,Sidlosky,
Rule and Sparschu:Sliding
−Mode ABS Wheel−SlipContr
ol,Proc.of Am.Control Con
f.1/5(1992)
2. Description of the Related Art An anti-skid brake that feedback-controls a brake torque based on a difference between a wheel speed and a vehicle body speed is disclosed, for example, in the following documents so that the wheels are not locked during braking of an automobile. [1] Tan and Chin: Vehicle T
ration Control: Variable
Structure Control Approac
h, Trans. of ASME Dynamic S
systems, Measurement, and Co
ntrol, 11223/230 (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
れる装置は車体速度、車輪速度を引数とする関数を設定
し、図7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7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ブレーキトルクやスリップ率
を正確に制御することを目的とする。
The devices disclosed in these documents set a function with the vehicle body speed and the wheel speed as arguments, and depending on whether the function value is positive or negative, as shown in the graph (b) of FIG. The slip ratio of the road surface and the tire is controlled to the target value by switching the brake torque, but the response delay in the control of the brake torque due to the operation delay of the actuator that generates the brake torque and the time required for the function calculation. Occurs, and the brake torque and the slip ratio tend to cause hunting. To suppress hunting, the brake torque is not rapidly switched, but the characteristic of the function value should be set so that the brake torque smoothly changes from the maximum value to the minimum value as shown in the graph (a) of FIG. Good. However, when the brake torque is gradually changed in this way, the control error becomes large, and the target value and the actual value of the slip ratio may not exactly match. The present invention has been made to solve the above problems,
The objective is to accurately control the brake torque and slip ratio with a simple control algorithm.

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、図8
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
関数の値に応じてブレーキトルク目標値を演算する手段
106と、車輪の角加速度を検出する手段107と、角
加速度に応じた補正値で前記ブレーキトルク目標値を補
正する手段108とを備える。請求項2の発明は、請求
項1の発明において前記判定関数を次式(A)で定義す
る。 式(A):s(t)=η・x(t)+x(t) ただし、η=λ−1 s(t):判定関数 x(t):車体速度 x(t):車輪速度 λ:目標スリップ率 λ:スリップ率 請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記ブレ
ーキトルク目標値の演算と補正とを次式(B)により定
義する。 ,v,v,k:定数 cmd(t):ブレーキトルク目標値
According to the invention of claim 1, FIG.
As shown in, the wheel speed detecting means 101, the vehicle body speed detecting means 102, the means 103 for calculating the slip ratio of the wheel from the wheel speed and the vehicle body speed, and the slip ratio coincides with a preset target value. In the antilock brake device including the means 104 for controlling the brake torque, the means 105 for setting the judgment function that changes the sign when the slip ratio matches the target value, and the brake according to the value of the judgment function Means 106 for calculating the torque target value, means 107 for detecting the angular acceleration of the wheel, and means 108 for correcting the brake torque target value with a correction value according to the angular acceleration are provided. In the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the decision function is defined by the following expression (A). Formula (A): s (t) = η · xv (t) + xw (t) where η = λ 0 −1 s (t): determination function x v (t): vehicle speed x w (t): wheel speed λ 0 : target slip ratio λ: slip ratio The invention of claim 3 is the invention of claim 2, wherein the brake torque is The calculation and correction of the target value are defined by the following equation (B). J w , v + , v , k w : constant u cmd (t): Brake torque target value

【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、演算手段106が判定関数に基づき
ブレーキトルク目標値を演算する。一方、検出手段10
7が車輪の角加速度を検出し、補正手段108がこの角
加速度に応じた補正値でブレーキトルク目標値を補正す
る。制御手段104が補正した目標値へとブレーキトル
クを制御することにより、スリップ率のハンチングを抑
制する。
The slip ratio calculating means 103 calculates the slip ratio of the wheel from the wheel speed and the vehicle body speed detected by the detecting means 101 and 102. The setting means 105 sets the judgment function based on the slip ratio, and the calculation means 106 calculates the brake torque target value based on the judgment function. On the other hand, the detection means 10
7 detects the angular acceleration of the wheel, and the correction means 108 corrects the brake torque target value with a correction value according to this angular acceleration. By controlling the brake torque to the target value corrected by the control means 104, hunting of the slip ratio is suppressed.

【発明の実施の形態】図1〜図7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x(t)を検出する車輪速度センサ4、自動
車の車体の速度x(t)を検出する車体速度センサ
5、ブレーキペダル8の踏込角θ(t)を検出するブレ
ーキペダル踏込角センサ6、車輪10の 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、入力される車輪速度x(t)、
車体速度x(t)、プレーキペダル踏込角θ(t)、
車輪角加速 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と車輪速度センサ4及び車輪角加速度セ
ンサ7は車輪10ごとに設けられ、ブレーキ圧信号も車
輪10ごとに出力される。 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 が計算される。ηは所定値であり、路面とタイヤとのス
リップ率の目標値λから以下の式で決める。 η=λ−1 なお、路面とタイヤとのスリップ率λは次式で定義す
る。 定義からs(t)=0はスリップ率λが目標値λ
に一致したことを意味する。s(t)>0はスリップ
率が目標値より小さく、s(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。 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θ
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θ
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 いで、ステップS12〜S15で式(1)〜(6)の計
算を実行して、各輪のブレーキ のブレーキ1に供給する圧油の圧力を調整する。ここ
で、ブレーキトルクを式(4)のように定義すると、ス
リップ率λは目標値λに近づく。その理由を説明す
るために、自動車の車輪数η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、 :第i輪のブレーキトルク M:車
両質量 :車輪の慣性モーメント R:車
輪の半径 μ(λ):第i輪と路面との摩擦係数 λ
第i輪のスリップ率 θ:路面傾斜 である。いま、V(t)=s(t)なる量を考え
る。定義から、V(t)≧0であることは明らか となる。このとき、s(t)=0、すなわち、λ
λとなる。 これは、式(8)に、 を代入すると、 となることを利用したものである。 よってこのようなブレーキトルクの切換が可能であれ
ば、V(t)は単調に減少し、λ=λとなる。と
ころで、車輪速度や車体速度の検出値には実際の値に対
して検出遅れがどうしても存在する。また、演算装置に
デジタルプロセッサを使用すると、制御は一定周期で行
われ、制御時期と制御時期の間では制御信号が出力され
ない。さらに、ブレーキトルクを発生させるアクチュエ
ータにも動作の遅れがある。したがって、ブレーキトル
クの制御には必ず遅れが生じる。そのために、スリップ
率が目標値より大きくなり過ぎたり、小さくなり過ぎた
りしてから、ブレーキトルクが増減するようになり、結
果としてスリップ率が目標値の周辺でハンチングを起こ
す。図5と図6は目標スリップ率λを0.2として行
ったブレーキトルク制御のシミュレーション結果を示
す。図5は式(3)のKを0とした場合のシミュレー
ション結果を示す。この場合には、図5(C)に示すよ
うにスリップ率λがハンチングを起こし、図5(D)に
示すようにブレーキ圧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5(E)に示すように1
10mとなる。図6は式(3)のKを0.3とした場
合のシミュレーション結果を示す。ここでは、スリップ
率λのハンチングは減少し、制動距離xは102mとな
る。 対し車輪速の変化が小さくなる。これは、(10)式で となり、左辺がK=0の時と比べ、(1+K)分の
1になることから明らかである(K>0)。よって、
スリップ率が目標値の近傍にあるとき、V(t)の発
生に遅れが生じて
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the brake 1
Brakes the wheels 10 with the pressure oil supplied via the brake pressure adjusting mechanism 2. The brake pressure adjusting mechanism 2 is composed of, for example, a hydraulic pump and a servo valve, and applies a pressure proportional to a signal output from the control unit 3 to the brake 1
To supply. The control unit 3 includes a wheel speed sensor 4 that detects a rotation speed x w (t) of a wheel 10, a vehicle body speed sensor 5 that detects a vehicle body speed x v (t), and a depression angle θ ( of the brake pedal depression angle sensor 6 for detecting t) Reference numeral 5 is composed of, for example, an acceleration sensor that detects the longitudinal acceleration acting on the vehicle body and an integrator that integrates the output of the acceleration sensor. The control unit 3 is composed of, for example, a microcomputer, and the input wheel speed x w (t),
Vehicle speed x v (t), brake pedal depression angle θ (t),
Wheel angle acceleration Then, a signal is output to the brake pressure adjusting mechanism 2. The brake 1, the wheel speed sensor 4, and the wheel angular acceleration sensor 7 are provided for each wheel 10, and the brake pressure signal is also output for each wheel 10. Here, i is a subscript indicating a wheel number. For example, if there are four wheels, the front right Is calculated. η is a predetermined value, and is determined by the following formula from the target value λ 0 of the slip ratio between the road surface and the tire. η = λ 0 −1 The slip ratio λ i between the road surface and the tire is defined by the following equation. By definition, s i (t) = 0 means that the slip ratio λ i is the target value λ 0
Means to match. s i (t)> 0 means that the slip ratio is smaller than the target value, and s i (t) <0 means that the slip ratio is too larger than the target value. become. The above calculation and control by the control unit 3 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. First, the flowchart of FIG. 2 is a basic routine, and in step S1, it is determined whether or not it is the sample time.
This step is provided to execute this routine at regular intervals. If it is the sample time, it is determined in step S2 whether the depression angle θ (t) of the brake pedal is a predetermined value θ 0 or more. In general, the antilock control is required when the brake pedal is depressed to a certain extent or more. In other cases, the antilock control is not required, and hence the routine is terminated without performing the brake torque control thereafter. When the depression angle of the brake pedal is θ 0 or more, the brake torque control routine shown in FIG. 3 is executed in step S3. Then, in steps S12 to S15, the calculation of the equations (1) to (6) is executed to brake each wheel. The pressure of the pressure oil supplied to the brake 1 is adjusted. Here, when the brake torque is defined as in the equation (4), the slip ratio λ i approaches the target value λ 0 . In order to explain the reason, assuming that the number of wheels of the automobile is η w , the equation of motion of braking can be expressed as follows. However, here, U i : brake torque of i-th wheel M v : vehicle mass J w : Wheel inertia moment R w : Wheel radius μ ii ): Coefficient of friction between the i-th wheel and the road surface λ i :
I-th wheel slip ratio θ: road inclination. Now, consider an amount of V i (t) = s i (t) 2 . From the definition, it is clear that V i (t) ≧ 0 Becomes At this time, s i (t) = 0, that is, λ i =
It becomes λ 0 . This is expressed in equation (8) as Substituting It is based on the fact that Therefore, if such brake torque switching is possible, V i (t) monotonically decreases, and λ i = λ 0 . By the way, there is a detection delay in the detected values of the wheel speed and the vehicle body speed with respect to the actual values. Further, when a digital processor is used for the arithmetic device, control is performed in a constant cycle, and a control signal is not output between control timings. Further, there is a delay in the operation of the actuator that generates the brake torque. Therefore, there is always a delay in controlling the brake torque. Therefore, the brake torque increases or decreases after the slip ratio becomes too large or too small as compared with the target value, and as a result, the slip ratio causes hunting around the target value. 5 and 6 show simulation results of the brake torque control performed with the target slip ratio λ 0 set to 0.2. FIG. 5 shows a simulation result when K w of the equation (3) is set to 0. In this case, the slip ratio λ causes hunting as shown in FIG. 5 (C), and the brake pressure fluctuates greatly following this as shown in FIG. 5 (D). The stopping distance x due to braking is 1 as shown in FIG.
It will be 10 m. Figure 6 shows a simulation result in the case of the 0.3 K w of formula (3). Here, the hunting of the slip ratio λ decreases and the braking distance x becomes 102 m. On the other hand, the change in wheel speed becomes small. This is equation (10) It is clear from the fact that the left side is 1 / ( Kw ) times smaller than when Kw = 0 ( Kw > 0). Therefore,
When the slip ratio is near the target value, there is a delay in the generation of V i (t).

【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の値に基づ
きブレーキトルク目標値を演算する一方、車輪の角加速
度に応じた補正をこの目標値に加えるようにしたので、
補正によりスリップ率のハンチングが減少し、ブレーキ
時の車両の挙動が安定するとともに、制動距離を短くす
ることができる。
As described above, according to the present invention, the brake torque target value is calculated based on the value of the judgment function whose sign changes when the slip ratio matches the target value, while the correction according to the angular acceleration of the wheel is performed. Since I added it to this target value,
By the correction, the hunting of the slip ratio is reduced, the behavior of the vehicle during braking is stabilized, and the braking distance can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an anti-lock brake showing an embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is likewise a flowchart illustrating a routine for determining whether or not an antilock control condition is satisfied.

【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。
FIG. 3 is likewise a flowchart illustrating a brake torque control routine.

【図4】同じく判定関数の特性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the determination function.

【図5】同じく、制動特性を示すダイヤグラムである。FIG. 5 is also a diagram showing braking characteristics.

【図6】車輪角加速度による補正を行わない場合の制動
特性を示すダイヤグラムである。
FIG. 6 is a diagram showing a braking characteristic when the correction based on the wheel angular acceleration is not performed.

【図7】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
FIG. 7 is a graph showing a control characteristic of a brake torque of a conventional example.

【図8】本発明のクレーム対応図である。FIG. 8 is a diagram corresponding to claims of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 車輪速度センサ 5 車体速度センサ 6 ブレーキペダル踏込角センサ 7 角加速度センサ 1 brake 2 brake pressure adjusting mechanism 3 control unit 4 wheel speed sensor 5 vehicle body speed sensor 6 brake pedal depression angle sensor 7 angular acceleration sensor

───────────────────────────────────────────────────── 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 野津 育朗 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Sadahiro Takahashi Ichichome, Ageo, Saitama Prefecture Ichibanchi Nissan Diesel Industry Co., Ltd. Within the corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、判定関数の値に応じてブレーキトルク
目標値を演算する手段と、車輪の角加速度を検出する手
段と、角加速度に応じた補正値で前記ブレーキトルク目
標値を補正する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。
1. A wheel speed detecting means, a vehicle body speed detecting means, a means for calculating a wheel slip rate from the wheel speed and the vehicle body speed, and a brake so that the slip rate matches a preset target value. In an anti-lock brake device including means for controlling torque, means for setting a judgment function that changes a sign when the slip ratio matches a target value, and a brake torque target value is calculated according to the value of the judgment function. An antilock brake device comprising: a means for detecting the angular acceleration of the wheel; a means for correcting the brake torque target value with a correction value according to the angular acceleration.
【請求項2】 前記判定関数が次式(A)で定義される
請求項1に記載のアンチロックブレーキ装置。 式(A):s(t)=η・x(t)+x(t) ただし、η=λ−1 s(t):判定関数 x(t):車体速度 x(t):車輪速度 λ:目標スリップ率 λ:スリップ率
2. The antilock brake device according to claim 1, wherein the determination function is defined by the following expression (A). Formula (A): s (t) = η · xv (t) + xw (t) where η = λ 0 −1 s (t): judgment function x v (t): vehicle speed x w (t): wheel speed λ 0: target slip ratio λ: slip rate
【請求項3】 前記ブレーキトルク目標値の演算と補正
が次式(B)で定義される請求項2に記載のアンチロッ
クブレーキ装置。 ,v,v,k:定数 cmd(t):ブレーキトルク目標値
3. The antilock brake device according to claim 2, wherein the calculation and correction of the brake torque target value are defined by the following equation (B). J w , v + , v , k w : constant u cmd (t): Brake torque target value
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