JPH09286316A - 車両制動時の車体減速度推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両制動時の車体減速度を加速のセンサ等を
用いることなく、高精度に推定する。 【解決手段】 車輪速度Ｖｗを利用して車輪加速度ｄＶ
ｗを求め、車輪の慣性モーメントを考慮して、該車輪加
速度ｄＶｗの変化量ΔｄＶｗに応じた車輪回転変化状態
を演算する。一方、制動装置の制動液圧Ｐを検出（ある
いは推定）し、車輪の慣性モーメントを考慮して、該制
動液圧Ｐの変化量ΔＰに応じた制動液圧変化状態を演算
する。この車輪回転変化状態及び制動液圧変化状態の双
方に基づいて車体減速度変化量ΔＧを演算し、この変化
量ΔＧを利用して車体減速度ｄＶso（ｎ）を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両制動時の車体
減速度推定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の急制動時に車輪がロックすると、
路面の状況によってはかえって制動距離が長くなると共
に、車両の方向安定性が低下することはよく知られてい
る。このため、車輪のロック傾向、あるいはロックから
の回復傾向を検出してブレーキの制動力を加減し、制動
時のスリップ率を制御するアンチスキッドブレーキ装置
が提案されており、既に広く実用化されている。

【０００３】このようなアンチスキッドブレーキ制御を
実行しようとする場合、車輪のロック、あるいはスリッ
プを検出するのが必須となるため、必然的に車体速度
（車両の対地速度）と車輪速度との双方を高精度に検出
するのが不可欠となる。

【０００４】一般に車輪がスリップしていないときは、
車輪速度と車体速度とが良好に対応しているため、特に
大きな問題は発生しないが、制動時においてはスリップ
が発生し得ることから車輪速度と車体速度との関係が必
ずしも対応しないため、例えば４輪のうち最も速く回転
している車輪の車輪速度を車体速度として推定するよう
な方法が採用されている。

【０００５】但し、この場合であっても、特に４輪駆動
の車両は、４輪が何等かの形（例えば、直結又はカップ
リングによって）で連結されているために、例えば前輪
の１輪（又は２輪）にスリップが発生すると、その影響
で後輪もスリップしてしまうという傾向がありそのため
最も速い車輪速度も一緒に落ち込んでしまうことがある
という問題があった。４輪の車輪速度が同時に落込んで
しまうと、これに伴って推定車体速度も低下してしま
い、その結果車体速度と車輪速度との差がない（スリッ
プなし）と判断され、アンチスキッドブレーキ制御に入
るのが遅れる場合がある。

【０００６】このため、従来は、想定し得る最大の減速
度をガード値として予め設定しておき、車輪速度に基づ
いて算出される車体減速度がこのガード値よりも大きく
なった場合には、４輪ロックの傾向があるとして、前回
の推定車体速度にこの最大車体減速度（ガード値）分だ
け車速が低下した値を推定車体速度として採用する方法
が提案されており、これも広く実用化されている。

【０００７】この方法によれば、このガード値を超えて
車輪速度が低下した場合には、該ガード値に基づいて推
定される車体速度と車輪速度とに差が生じるようになる
ため、この差によってスリップが発生したことを判断す
ることができ、アンチスキッドブレーキ制御に速やかに
入ることができるようになる。

【０００８】特開平６−４８２８８号公報においては、
このガード値を一律に決定するのではなく、制動装置の
制動液圧の変化状態に応じて可変・設定する技術が提案
されている。

【０００９】更に、特開平４−２９３６５１等において
は、４輪の車輪速度センサの他に加速度スイッチ（ある
いは加速度センサ）を設置し、これとの組合せにより車
体速度をより高精度に推定する方法も提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記車
輪速度に基づいた車体減速度が所定のガード値以上とな
ったときに、このガード値に基づいて車体速度を推定す
る方法は、加速度センサを必要としないためコストは低
減できるものの、当然のことながら実際の車体減速度が
当該ガード値と一致している訳ではないため、精度良く
車体速度を推定することができないという問題がある。

【００１１】それは、前記ガード値は、制動液圧の変化
状態を反映させたりしてはいるものの、基本的にはこれ
以上の減速度で車体速度が減速することは有り得ないと
考えられる値に設定されるため、現実にはかなり大きめ
の値とならざるを得ないためである。

【００１２】車体速度が精度良く推定できなければ、該
車体速度と車輪速度との差（スリップ率）も当然に精度
良く推定することはできず、その結果スリップ率に基づ
いて実行されるアンチスキッドブレーキ制御も精度良く
実行することができない。

【００１３】一方、加速度スイッチ（又は加速度セン
サ）を備えた車両にあっては、実際の車体減速度を検出
することができるため、比較的精度良く車体速度を推定
できるものの、加速度センサは非常に高価であり、アン
チスキッドブレーキ装置を車両に組み込む場合にコスト
上昇が著しくなるという問題がある。

【００１４】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、加速度スイッチ（あるいは加速
度センサ）を用いることなく、車体減速度を高精度に推
定でき、ひいては車体速度を高精度に推定でき、もって
低コストで精度の高いアンチスキッドブレーキ制御を実
行できるようにすることをその課題としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、図１にその要旨を示すように、車輪速度を検出する
手段と、該車輪速度を利用して制動時の車体減速度を推
定する車両制動時の車体減速度推定装置において、前記
車輪速度を利用して車輪加速度を検出する手段と、車輪
の慣性モーメントを考慮して、該車輪加速度の変化量に
応じた車輪回転変化状態を検出する手段と、制動装置の
制動液圧を検出する手段と、該制動液圧の変化量に応じ
た制動液圧変化状態を検出する手段と、前記車輪回転変
化状態及び制動液圧変化状態の双方に基づいて、車体減
速度の変化量を検出する手段と、該車体減速度の変化量
を利用して車体減速度を推定する手段と、を備えたこと
により、上記課題を解決したものである。

【００１６】なお、本発明においては、「車輪速度」に
ついては、これを各輪に設置した車輪速センサよって実
際に検出する必要があるが、その他のパラメータ、例え
ば制動液圧等については、必ずしもセンサによって実際
に検出する必要はなく、他のパラメータの値から演算等
によって間接的に検出したものであってもよい。

【００１７】なお、４輪駆動の車両に限らず２輪駆動の
車両であっても、例えば極低μ路のような場合には４輪
ともロックしてしまう場合があるが、本発明は２輪駆動
の車両においても当然に適用可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
例を詳細に説明する。

【００１９】図５に本発明が適用された車両用アンチス
キッドブレーキ装置を示す。

【００２０】図５において、符号１２（１２ＦＲ、１２
ＦＬ、１２ＲＲ、１２ＲＬ）が各車輪（図示せず）の車
輪速度Ｖｗを検出する車輪速度センサ、１４がＡＢＳ
（アンチスキッドブレーキ）コンピュータである。この
ＡＢＳコンピュータ１４によって後述する方法により車
輪速度センサ１２からの情報に基づいて推定車体減速度
Ｇ、推定車体速度Ｖsoの演算がなされ、この推定車体速
度Ｖsoと車輪速度Ｖｗとの差（スリップ率）が所定値以
上と判定されたときにＡＢＳアクチュエータ（制動装
置）１６によってアンチスキッドブレーキ制御が実行さ
れる。

【００２１】ＡＢＳアクチュエータ１６は、３位置電磁
弁１８（１８ＦＲ、１８ＦＬ、１８ＲＲ、１８ＲＬ）と
ポンプ２０及びリザーバ２２を備える。

【００２２】通常制動時（アンチスキッドブレーキ制御
非作動時）には、ＡＢＳコンピュータ１４からの制御信
号が入力されないため、３位置電磁弁１８はマスタシリ
ンダ２６とホイールシリンダ２８（２８ＦＲ、２８Ｆ
Ｌ、２８ＲＲ、２８ＲＬ）とを連通している。なお、リ
ヤ側への配管においては、マスタシリンダ２６と３位置
電磁弁１８ＲＲ、１８ＲＬとの間に公知のＰ＆Ｂバルブ
３０が設けられている。又、図の符号２４はブレーキペ
ダルである。

【００２３】ここでアンチスキッドブレーキ制御の作用
を簡単に説明する。ブレーキペダル２４が踏み込まれる
と、マスタシリンダ２６から油液が３位置電磁弁１８を
通り、ホイールシリンダ２８に送り込まれ、制動が行わ
れる。又、ブレーキペダル２４を放すと、ホイールシリ
ンダ２８の油液は、マスタシリンダ２６に戻される。

【００２４】アンチスキッドブレーキ制御作動時は、車
輪速度センサ１２の信号を受けて車輪のスリップ率が所
定値以上になったと判断されると（車輪がロックしそう
になったと判断されると）、ＡＢＳコンピュータ１４か
らの制御信号により、３位置電磁弁１８がマスタシリン
ダ２６側を遮断し、ホイールシリンダ２８とリザーバ２
２とを連通し、減圧制御が行われる。このとき、ＡＢＳ
コンピュータ１４の制御信号によりポンプ２０が駆動さ
れ、リザーバ２２に溜まった油液はマスタシリンダ２６
へ戻される。

【００２５】ホイールシリンダ２８の油圧が必要油圧ま
で減圧（あるいは増圧）されると、ＡＢＳコンピュータ
１４からの制御信号により、３位置電磁弁１８はホイー
ルシリンダ２８とマスタシリンダ２６、及びリザーバ２
２との全ての連通を遮断し、その結果ホイールシリンダ
２８の油圧が保持される。

【００２６】又、ホイールシリンダ２８の油圧の増加が
必要になった場合には、ＡＢＳコンピュータ１４からの
制御信号により、３位置電磁弁１８は通常時と同じよう
に各ホイールシリンダ２８とマスタシリンダ２６とを連
通し、マスタシリンダ２６の油液がホイールシリンダ２
８に送られ、増圧制御が行われる。このときリザーバ２
２に油液が残っていた場合には、ポンプ２０で汲み上げ
られ、ホイールシリンダ２８に送られる。

【００２７】なお、本発明においては、ＡＢＳアクチュ
エータ（制動装置）自体のハード構成については、特に
限定されるものではなく、上記以外の種々の公知の構成
の制動装置を採用できる。

【００２８】ところで、制動時おける車輪の一輪当りの
運動方程式は、（１）式のように示すことができる。

【００２９】Ｉ・ｄω＝Ｆ・Ｒ−Ｂ・ｒ …（１） 但し、Ｉ：車輪と駆動系の慣性モーメント ω：車輪の角速度 ｄω：車輪の角加速度 Ｆ：車輪と路面間の力 Ｒ：車輪の有効径 Ｂ：制動力 ｒ：制動有効半径

【００３０】ここで、制動力Ｂは制動液圧Ｐに比例する
と考えると、Ｂ＝ｋ・Ｐと表わせることから、（１）式
は（２）式、あるいは（３）式のように変形することが
できる。

【００３１】 Ｉ・ｄω＝Ｆ・Ｒ−ｋ・Ｐ・ｒ …（２） Ｆ＝（Ｉ／Ｒ）ｄω＋（ｋ・ｒ／Ｒ）Ｐ …（３）

【００３２】一方、車輪速度をＶｗとしたときに、前記
車輪の角加速度ｄωを車輪加速度ｄＶｗで表わすと、
（４）式のようになる。

【００３３】 Ｆ＝（９．８Ｉ／Ｒ² ）・ｄＶｗ＋（ｋ・ｒ／Ｒ）・Ｐ …（４）

【００３４】一演算間での車輪と路面間の力Ｆの変化量
ΔＦは、ΔＦ＝Ｆ（ｎ）−Ｆ（ｎ−１）であることか
ら、（５）式のように表わすことができる。

【００３５】 ΔＦ＝（９．８Ｉ／Ｒ² ）・｛ｄＶｗ（ｎ）−ｄＶｗ（ｎ−１）｝ ＋（ｋ・ｒ／Ｒ）・｛Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１）｝ …（５）

【００３６】ここにおいて、車体減速度Ｇの変化量ΔＧ
は、各車輪の力学的環境が同一であるとすると、（６）
式のように表わすことができる。

【００３７】 ΔＧ＝（１／９．８Ｗ）・ΣΔＦ …（６）

【００３８】ここで、ΣΔＦは、タイヤと路面間の力Ｆ
の変化量ΔＦの４輪の総和を示しており、Ｗは車体総重
量を示している。

【００３９】従って、ΔｄＶｗ＝ｄＶｗ（ｎ）−ｄＶｗ
（ｎ−１）、ΔＰ＝Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１）として
（５）式及び（６）式を纏めると、（７）式が導かれ
る。

【００４０】 ΔＧ＝（１／Ｗ）・Σ（Ｉ／Ｒ² ）・ΔｄＶｗ ＋（１／９．８Ｗ）・Σ（ｋ・ｒ／Ｒ）・ΔＰ …（７）

【００４１】ここでこの（７）式は、前述したように４
輪の力学的環境が同一であると仮定した場合の式に相当
していたが、２輪駆動車の場合は、駆動輪と従動輪とで
は車輪（と駆動系）の慣性モーメントが大きく異ってく
るため、これを考慮して（７）式を書き換えると（８）
式のようになる。

【００４２】 ΔＧ＝（１／Ｗ）・Σ（ＩF ／Ｒ² ）・ΔｄＶｗF ＋（１／Ｗ）・Σ（ＩR ／Ｒ² ）・ΔｄＶｗR ＋（１／９．８Ｗ）・Σ（ｋ・ｒ／Ｒ）・ΔＰ …（８）

【００４３】（８）式において、ＩF は前輪側の車輪
（と駆動系の）慣性モーメント、ＩRは後輪側の車輪
（と駆動系）の慣性モーメント、ＶｗF は前輪の車輪速
（＝ＶｗFR又はＶｗFL）、ＶｗR は後輪の車輪速（＝Ｖ
ｗRR又はＶｗRL）である。

【００４４】即ち、（８）式の場合第１項が前輪、第２
項が後輪の回転変化状態を表わしていることになる。言
うまでもなく、前輪駆動車の場合は前輪に駆動系の慣性
モーメントが大きく加わるため、ＩF ＞ＩR となり、後
輪駆動車の場合は後輪に駆動系の慣性モーメントが加わ
るため、ＩF ＜ＩR となる。

【００４５】前述の特開平６−４８２８８号公報におけ
る技術は、上述したような式の開示はないものの、増
圧、減圧時間より制動液圧Ｐの変化量ΔＰを推定し、こ
の変化量ΔＰに基づいて車体減速度Ｇの変化量ΔＧを求
めるものであったため、基本的には、（７）式の右辺第
２項、あるいは（８）式の右辺第３項のみに着目した技
術ということができる。

【００４６】この実施形態では、車体減速度Ｇの推定精
度を向上させるために、（７）式の右辺第１項あるいは
（８）式の第１項及び第２項の値をも用いて車体減速度
Ｇの変化量ΔＧを演算し、より高精度な車体減速度Ｇを
推定するようにしている。

【００４７】以下、ＡＢＳコンピュータ１４において具
体的に実施される演算内容について説明する。

【００４８】図３に該ＡＢＳコンピュータ１４によって
実行される基本的な制御フローを示す。

【００４９】ステップ１０２では、イニシャルチェック
（各種の初期設定、あるいは各センサがフェイルしてい
ないか否かの確認等）が実行される。

【００５０】ステップ１０６では、割り込み１０４によ
り車輪速度センサ１２から取り込まれた車輪回転数情報
に基づいて、４輪の車輪速度Ｖｗ（ＶｗFR、ＶｗFL、Ｖ
ｗRR、ＶｗRL）が演算される。ステップ１０８では、こ
の車輪速度Ｖｗから４輪の車輪加速度ｄＶｗ（ｄＶｗF
R、ｄＶｗFL、ｄＶｗRR、ｄＶｗRL）が演算される。

【００５１】ステップ１１０では、ステップ１０６によ
って演算された４輪の車輪速度Ｖｗの最大値を選択する
ことにより、仮車体速度ＶsoＴを求める。ステップ１１
２では、ＡＢＳアクチュエータ１６における３位置電磁
弁１８の増圧時間Ｔｉ、及び減圧時間Ｔｄが求められ
る。ステップ１１４では、制動液圧Ｐの変化量ΔＰがこ
の増圧時間Ｔｉ、減圧時間Ｔｄを用いて、ΔＰ＝ａ1 ・
Ｔｉ−ａ2 ・Ｔｄを演算することによって求められる。
なお、ここでａ1 、ａ2 は定数である。

【００５２】ステップ１１６では、ステップ１０８にお
いて求められた車輪加速度ｄＶｗの変化量ΔｄＶｗがｄ
Ｖｗ（ｎ）−ｄＶｗ（ｎ−１）を演算することによって
求められる。

【００５３】ステップ１１８では、車体減速度Ｇの変化
量ΔＧが前述の（７）式又は（８）式に基づいて求めら
れる。

【００５４】ステップ１２０では、以上の演算によって
得られた情報に基づいて車体減速度Ｇを推定する。この
具体的な演算手順を図４に示す。

【００５５】まず、ステップ２０２において、ステップ
１１０で得られた仮車体速度（４輪のうち最も速い車輪
速度）ＶsoＴの微分値（あるいは変化量）を、仮車体減
速度ｄＶsoＴとして演算する。

【００５６】ステップ２０４では、次の条件Ｃ１あるは
Ｃ２のいずれかが成立しているか否かが判断される。

【００５７】 Ｃ１：ｄＶsoＴ−ｄＶso（ｎ−１）≧０、且つΔＧ＜０ Ｃ２：ｄＶsoＴ−ｄＶso（ｎ−１）＜０、且つΔＧ≧０

【００５８】このＣ１あるいはＣ２のいずれかが成立す
る場合とは、仮車体減速度ｄＶsoＴが前回までに既に演
算されている推定車体減速度ｄＶso（ｎ−１）より大き
な値をとり、車体減速度が増大方向となっているのに対
し、（７）式又は（８）式を用いて演算した車体減速度
Ｇの変化量ΔＧの値が負の値をとって車体減速度減少方
向となっているか、あるいはその逆の場合のように、
｛ｄＶsoＴ−ｄＶso（ｎ−１）｝とΔＧの正負の符号が
逆となっている場合に相当している。これは、何らかの
エラーによりこのような矛盾が生じたと考えられるた
め、ステップ２１２に進んで前回までに既に演算されて
いる推定車体減速度ｄＶso（ｎ−１）をそのまま最新の
推定車体減速度ｄＶso（ｎ）とする。

【００５９】一方、通常はこのような矛盾が成立するこ
とはなく、ステップ２０４でＮＯの判断がなされるた
め、ステップ２０６に進んでくる。

【００６０】ステップ２０６では、ｄＶsoＴ−ｄＶso
（ｎ−１）の絶対値がΔＧの絶対値よりも大きいか否か
が判断される。そして、この比較の結果、絶対値の小さ
い方、即ち変化量の小さい方を真の変化量として最新の
車体減速度ｄＶso（ｎ）に反映させる。

【００６１】即ち、仮車体減速度ｄＶsoＴと前回までに
既に求められている推定車体減速度ｄＶso（ｎ−１）の
差が（７）式又は（８）式によって求められた変化量Δ
Ｇよりも小さかった場合には、仮車体速度ｄＶsoに基づ
いて得られた仮車体減速度ｄＶsoＴが信頼性のある値で
あると認定され、最新の推定車体減速度ｄＶso（ｎ）と
してこの仮車体減速度ｄＶsoＴの値が代入される。

【００６２】一方、大小関係が逆であった場合には、車
輪速度の最大値をベースにして求めた仮車体減速度ｄＶ
soＴは（スリップの発生により）信頼性のない値である
と認定され、（７）式又は（８）式を用いて演算された
車体減速度Ｇの変化量ΔＧの値をガード値として利用す
るべく、ステップ２１０に進む。即ち、ステップ２１０
では、前回既に演算されている推定車体減速度ｄＶso
（ｎ−１）に（７）式又は（８）式で演算された車体減
速度変化量ΔＧを加えることによって最新の推定車体減
速度ｄＶso（ｎ）を演算する。

【００６３】以上のようにして推定車体減速度ｄＶso
（ｎ）を推定することにより、たとえ車輪速度の最大値
をベースにして求めた仮車体速度ＶsoＴ、あるいは仮車
体減速度ｄＶsoＴが（スリップの発生によって）大きく
誤った値となったとしても、車体減速度Ｇの推定値Ｖso
（ｎ）がそれに追随して大きく誤った数値となることは
なく、推定精度が向上する。

【００６４】その結果、このようにして求められた精度
の高い車体減速度を用いて、車体速度を高精度に推定
し、この推定車体速度と各車輪の車輪速度とを比較する
ことによって車輪のスリップ（量）を精度よく把握し、
このスリップ（量）に基づいてＡＢＳ制御を精度よく実
行することができるようになる。

【００６５】なお、請求項１に記載の発明は、（７）式
又は（８）式に基づいて算出される車体減速度変化量Δ
Ｇを利用して車体減速度を推定することをその内容とし
ている。従って、該車体減速度変化量ΔＧを具体的にど
のように利用するかについてはこれを限定するものでは
ない。図３を用いて説明した利用例は、その一例に当る
ものであり、これが請求項２に記載した内容に対応して
いる。

【００６６】更に、本発明では、この求められた推定車
体減速度をどのような形で具体的な制御に利用するかに
ついてもこれを限定するものではない。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
車両制動時の車体減速度を高精度に推定することができ
るようになり、これを利用して例えばアンチスキッドブ
レーキ制御を高精度に実行することができるようになる
という優れた効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図

【図２】本発明が適用された車両用アンチスキッドブレ
ーキ装置の該略図

【図３】上記装置におけるＡＢＳコンピュータで実行さ
れる基本制御フローを示す流れ図

【図４】推定車体減速度を作成するための具体的な制御
フローを示した流れ図

【符号の説明】

Ｖｗ…車輪速度 ｄＶｗ…車輪加速度 ΔｄＶｗ…車輪加速度の変化量 Ｐ…制動液圧 ΔＰ…制動液圧の変化量 Ｇ…（７）式又は（８）式に対応する推定車体減速度 ΔＧ…（７）式又は（８）式に対応する推定車体減速度
の変化量 ＶsoＴ…車輪速度（の最大値）に対応した仮車体速度 ｄＶsoＴ…仮車体速度の微分値（変化量） ｄＶso（ｎ）…最新の（補正後の）推定車体減速度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪速度を検出する手段と、該車輪速度を
   利用して制動時の車体減速度を推定する車両制動時の車
   体減速度推定装置において、 前記車輪速度を利用して車輪加速度を検出する手段と、 車輪の慣性モーメントを考慮して、該車輪加速度の変化
   量に応じた車輪回転変化状態を検出する手段と、 制動装置の制動液圧を検出する手段と、 該制動液圧の変化量に応じた制動液圧変化状態を検出す
   る手段と、 前記車輪回転変化状態及び制動液圧変化状態の双方に基
   づいて、車体減速度の変化量を検出する手段と、 該車体減速度の変化量を利用して車体減速度を推定する
   手段と、 を備えたことを特徴とする車両制動時の車体減速度推定
   装置。
2. 【請求項２】請求項１において、更に、 前記車輪速度のうちの最大値を仮車体速度として検出す
   る手段と、 該仮車体速度から得られる仮車体減速度を検出する手段
   と、を備え、 該仮車体減速度に対し、前記車体減速度の変化量を利用
   してその上下限値を設定し、該仮車体減速度を該上下限
   値に基づいて補正することによって車体減速度を推定す
   ることを特徴とする車両制動時の車体減速度推定装置。