JP2000118375A - トルク勾配推定装置及びアンチロックブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算量を少なくしてトルク勾配を推定する。 【解決手段】 処理手段（ハイパスフィルタ）１１は、
所定のサンプル時間τ毎に検出された車輪速度を、車輪
の加速度との定常成分が除去されるように処理する。ト
ルク勾配推定手段１２は、処理手段１１によりハイパス
フィルタ処理された車輪速度の時系列データから制動ト
ルク勾配を推定する。このように車輪速度を、車輪の加
速度との定常成分が除去されるように処理するので、ト
ルク勾配を推定ために従来必要であった未知係数（オフ
セット項）を省略することができるので、トルク勾配の
推定のための演算量を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルク勾配推定装
置及びアンチロックブレーキ制御装置に係り、詳細に
は、車輪速の時系列データからスリップ速度に対するト
ルクの勾配を推定するトルク勾配推定装置及び制動トル
クの勾配に基づいて車輪に作用するブレーキ力を制御す
る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、所定のサンプリング周期毎に車輪
速度の時系列データを検出し、検出した車輪速度の時系
列データに基づいて、車輪速度の変化の履歴及び車輪加
速度の変化の履歴を演算し、これらの演算値に基づいて
制動トルク勾配（制動トルクのスリップ速度に対する勾
配）を推定し、推定した制動トルク勾配に基づいて車輪
に作用するブレーキ力を制御するアンチロックブレーキ
制御装置が提案されている（特願平８−２１８８２８号
公報）。

【０００３】ところで、このアンチロックブレーキ制御
装置は、制動トルクをスリップ速度の一次関数で近似し
た車輪及び車体運動方程式に基づいて、制動トルク勾配
を推定するものである。上記一次関数は、２つの未知係
数の内の１つが制動トルク勾配となっている。

【０００４】しかしながら、上記一次関数は２つの未知
係数を含んでいるので、制動トルク勾配の推定のための
演算量が多く必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実に
鑑み成されたもので、演算量を少なくしてトルク勾配を
推定することの可能なトルク勾配推定装置及びアンチロ
ックブレーキ制御装置を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため第１
の発明は、所定のサンプル時間毎に車輪速度を検出する
検出手段と、前記検出手段により検出された車輪速度
を、車輪の加速度の定常成分が除去されるように、処理
する処理手段と、車輪及び車体各々の運動方程式から得
られかつ車輪の加速度を用いた運動方程式から車輪加速
度の定常項を省略して得られるトルク勾配を未知数とし
て含む関係式と前記処理手段により処理された車輪速度
の時系列データとに基づいて、トルクの勾配を推定する
推定手段と、を備えている。

【０００７】第２の発明は、所定のサンプル時間毎に車
輪速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出
された車輪速度を、車輪の加速度の定常成分が除去され
るように、処理する処理手段と、車輪及び車体各々の運
動方程式から得られかつ車輪の加速度を用いた運動方程
式から車輪加速度の定常項を省略して得られるトルク勾
配を未知数として含む関係式と前記処理手段により処理
された車輪速度の時系列データとに基づいて、制動トル
クの勾配を推定する推定手段と、前記推定手段により推
定された制動トルク勾配が基準値を含む所定範囲の値と
なるように車輪に作用するブレーキ力を制御する制御手
段と、を備えている。

【０００８】なお、上記第１の発明又は第２の発明にお
いて、前記処理手段は、１次以上のハイパスフィルタで
構成することができる。更に、該処理手段は、例えば、
車輪の加速度の定常的な値がオフセット値とみなすこと
の可能なハイパスフィルタで構成することができる。

【０００９】（第１の発明のトルク勾配の推定原理）各
車輪の車輪運動及び車体運動は次式の運動方程式によっ
て記述される。

【００１０】

【数１】 ただし、Ｆ_i ’は、第ｉ輪に発生した制動力、Ｔ_biは踏
力に対応して第ｉ輪に加えられたブレーキトルク、Ｍは
車両質量、Ｒ_c は車輪の有効半径、Ｊは車輪慣性、ｖは
車体速度である（図８参照）。なお、・は時間に関する
微分を示す。(1) 式、(2) 式において、Ｆ_i ’はスリッ
プ速度（ｖ／Ｒ_c −ω_i ）の関数として示されている。

【００１１】ここで、車体速度を等価的な車体の角速度
ω_v で表すと共に、制動トルクＲ_cＦ_i ’をスリップ速
度の１次関数（傾きｋ_i 、ｙ切片Ｔ_i ）として記述す
る。

【００１２】 ｖ ＝ Ｒ_c ω_v (3) Ｒ_c Ｆ_i ’（ω_v −ω_i ）＝ｋ_i ×（ω_v −ω_i ）＋Ｔ_i (4) さらに、(3) 、(4) 式を(1) 、(2) 式へ代入し、車輪速
度ω_i 及び車体速度ω _v をサンプル時間τ毎に離散化さ
れた時系列データω_i [k] 、ω_v [k] （ｋはサンプル時
間τを単位とするサンプル時刻、ｋ＝1,2,.....)として
表すと次式を得る。

【００１３】

【数２】 ここで、(5) 、(6) 式を連立し、車体の等価角速度ω_v
を消去すると、

【００１４】

【数３】 を得る。

【００１５】ところで、スリップ速度３rad/s という条
件下でＲ_c Ｍｇ／４（ｇは重力加速度）の最大制動トル
クの発生を仮定すると、

【００１６】

【数４】 を得る。ここで、具体的な定数として、τ＝0.005 (se
c) 、Ｒ_c ＝0.3 (m) 、Ｍ＝1000(kg)を考慮すると、max
(ｋ_i ) ＝245 となる。従って、

【００１７】

【数５】 となり、(7) 式は(8) 式のように近似することができ
る。

【００１８】

【数６】 このように整理することにより、(8) 式は未知係数
ｋ_i 、ｆ_i に関し、線形の形で記述することが可能とな
る。即ち、(8) 式は、制動トルクをスリップ速度の一次
関数で近似した車輪及び車体運動方程式となる。そし
て、(8) 式にオンラインのパラメータ同定手法を適用す
ることにより、スリップ速度に対する制動トルク勾配ｋ
_i を推定することもできる。

【００１９】ところで、上記(8) 式を、車輪の加速度に
着目して整理すると、

【００２０】

【数７】 となる。(9) 式からｋ_i とｆ_i の同定は、車輪加速度の
特性根−ｋ_i ／ｊとオフセット−ｆ_i ／τを推定すると
解釈することもできる。

【００２１】ところで、車輪速信号を、車輪の加速度の
定常成分が除去されるように処理すると、即ち、車輪速
信号をハイパスフィルタに入れる（ハイパスフィルタ処
理）と、オフセット項（−ｆ_i ／τ）を０にすることが
できる。例えば、減速度一定で制動しているときには一
次以上のハイパスフィルタ（車輪の加速度の定常的な値
がオフセット値とみなすことの可能なハイパスフィル
タ）を入れることによりオフセット項を省略することが
できる。従って、車輪速信号をハイパスフィルタに入れ
ることによりｆ_i ＝０と仮定することが可能となる。よ
って、車輪速信号をハイパスフィルタに入れて、トルク
勾配を推定する場合には、(8) 式は、次のように変形す
ることができる。即ち、車輪及び車体各々の運動方程式
から得られかつ車輪の加速度を用いた運動方程式から車
輪加速度の定常項を省略して得られるトルク勾配を未知
数として含む関係式に変形することができる。

【００２２】

【数８】 ただし、ω_hi[k] はハイパスフィルタ処理後の車輪速度
である。

【００２３】そして、以下のステップ１及びステップ２
を繰り返すことにより、検出された車輪速度の時系列デ
ータω_i [k] から制動トルク勾配の時系列データを推定
することができる。

【００２４】

【数９】 とおく。なお、(10)式のφ_i [k] は、１サンプル時間で
の車輪速度の変化に関する物理量であり、(12)式は、１
サンプル時間の車輪速度の変化の１サンプル時間での変
化に関する物理量である。

【００２５】

【数１０】 という漸化式からθの推定値

【００２６】

【数１１】 即ち、制動トルクの勾配を推定する。ただし、λは過去
のデータを取り除く度合いを示す忘却係数（例えばλ＝
０．９８）であり、”^T ”は行列の転置を示す。

【００２７】なお、(13)式の左辺は、車輪速度の変化に
関する物理量の履歴及び車輪速度の変化の変化に関する
物理量の履歴を表す物理量である。

【００２８】以上のように、制動トルク勾配を推定ため
に従来必要であった未知係数ｆ_i を省略することができ
るので、制動トルク勾配の推定のための演算量を少なく
することができる。よって、制動トルク勾配の推定精度
が向上することが期待できる。なお、制動トルクに代え
て駆動トルクを適用することもできる。ここに示した推
定法は最小自乗法を適用したものであるが、補助変数法
など他のオンライン同定法を用いることも可能である。

【００２９】（第２の発明のＡＢＳ制御の原理）ブレー
キ力は、路面と接するタイヤのトレッドの表面を介して
路面に作用するが、実際には、このブレーキ力は路面と
車輪との間の摩擦力を媒介として路面からの反力（制動
トルク）として車体に作用する。車体がある速度で走行
している時、ブレーキ力をかけていくと車輪と路面との
間にスリップが生じるが、このときに路面からの反力と
して作用する制動トルクは、次式で表されるスリップ速
度ω_s （角速度換算）に対して図２のように変化する。

【００３０】ω_s ＝ ω_v − ω_i ただし、ω_v は車体速度（等価的に角速度で表現したも
の）、ω_i は第ｉ輪（ｉは車輪番号、ｉ＝1,2,3,4 ・・
・（４輪車であれば、ｉ＝1,2,3,4 （以下、４輪車を例
にとる））の角速度に換算した車輪速度である。

【００３１】図２に示すように、制動トルクは、最初は
スリップ速度の増大と共に増加し、スリップ速度ω₀ 時
に最大値ｆ_i0に達し、ω₀ より大きいスリップ速度では
スリップ速度の増大と共に減少する。なお、スリップ速
度ω₀ は車輪と路面との間の摩擦係数が最大値の時のス
リップ速度に相当する。

【００３２】従って、図２から明らかなように、スリッ
プ速度に対する制動トルクの勾配（以下「制動トルク勾
配」という）は、ω_s ＜ω₀ で正（＞０）、ω_s ＝ω₀
で０、ω_s ＞ω₀ で負（＜０）となる。すなわち、制動
トルク勾配が正の時は車輪が路面にグリップしている状
態、制動トルク勾配が０の時はピークμの状態、制動ト
ルク勾配が負の時は車輪がロックされている状態、とい
うように制動トルク勾配に応じて車輪運動の動特性が変
化する。

【００３３】そして、第２のの発明では、車体速度を推
定せず、車輪速度の時系列データのみから現時点の制動
トルク勾配を上記のように推定し、推定した制動トルク
勾配が基準値を含む所定範囲の値となるように車輪に作
用するブレーキ力を制御する。これによって、基準値を
含む所定範囲の制動トルク勾配に対応した車輪運動の状
態を保持できる。また、基準値をピークμに対応する０
に設定すれば、車両の走行する路面状態によりピークμ
となるスリップ速度が変化したとしても、ピークμで制
動トルク勾配が０となることは変わらないので、制動ト
ルク勾配を０にするように制御すれば完全にピークμ追
従が可能となる。また、車体速度推定部が不要となるの
でブレーキ力の増減を繰り返す必要がなく安定な走行が
可能となる。

【００３４】制御トルク勾配をフィードバック制御する
制御系は、ＰＩＤ制御等により各車輪ごとに設計しても
よいが、現代制御理論の適用により全輪の統合系として
システマティックに設計することも可能である。この場
合、全輪の干渉等も設計に考慮されるためよりきめ細か
い制御が実現できる。

【００３５】ところで、ＡＢＳ制御系はタイヤの特性の
強い非線形特性を有するシステムであり、単純に現代制
御理論を適用することはできない。そこで、この非線形
特性は見かけ上等価的なプラント変動としてみなすこと
ができる点に着眼し、このプラント変動を許容するよう
な制御系設計を現代制御理論の一つであるロバスト制御
理論の適用により達成し、４輪の干渉等も設計に考慮し
たきめ細かな制御系設計を行った。以下に制御系設計の
詳細を記す。

【００３６】各車輪の車輪運動および車体運動は次式の
運動方程式によって記述される。

【００３７】

【数１２】 ただし、Ｆ_i は第ｉ輪に発生した制動トルクでスリップ
速度（ω_v −ω_i ）の関数として示されている。また、
Ｔ_bi’はブレーキペダルを車輪ロック直前まで踏み込ん
だ場合の踏力に対応したブレーキトルク、ｕ_biは該ブレ
ーキトルクが作用した状態で車輪がロック状態に陥らず
にピークμ追従を行うように車輪に作用されるブレーキ
トルク（操作量）である。また、Ｍは車両質量、Ｒｃは
車輪の有効半径、ω_v は車体速度（等価的に角速度で表
現したもの）である。そして、(16)式は各車輪の制動ト
ルク勾配ｋ_i は、スリップ速度の関数であることを示す
出力方程式である。

【００３８】ところで、Ｆ_i 、Ｇ_i は図３（ａ）、図３
（ｂ）に各々示すようにωοでそれぞれピークおよび０
となるスリップ速度の非線形関数であり、これらは実線
によって示した直線２０、２３と所定範囲以内の変動と
いう形式によって表すことができる。ここで、スリップ
速度のωοからの擾乱をｘ_i とすると Ｆ_i ＝（ｆ_i ＋Ｗ_fi△_fi）ｘ_i ＋ｆ_i0 (17) Ｇ_i ＝（ｇ_i ＋Ｗ_gi△_gi）ｘ_i (18) と表すことができる。

【００３９】ここで、ｆ_i は図３（ａ）の直線２０の傾
き、ｇ_i は図３（ｂ）の直線２３の傾きを示す。また、
Ｗ_fi、Ｗ_giは変動を基準化するための重み係数であり、
図３（ａ）の破線２１、破線２２及び図３（ｂ）の破線
２４、２５は非線形変動の上下限を各々表しており、△
_fi、△_giを±１とすることに対応している。

【００４０】すなわち、(17)式は平衡点ω₀ 周りの攪乱
ｘ_i に対する各車輪の制動トルクの非線形変動を、図３
（ａ）の直線２０を含む破線２１から破線２２の範囲以
内の変動で表した線形モデルである。また、(18)式は平
衡点ω₀ 周りの攪乱ｘ_i に対する各車輪の制動トルク勾
配の非線形変動を、図３（ｂ）の直線２３を含む破線２
４から破線２５の範囲以内の変動で表した線形モデルで
ある。

【００４１】さらに、(17)、(18)式を(14)、(15)、(16)
式に代入し、平衡点（ωο）周りの状態方程式として記
述すると、次式を得る。

【００４２】

【数１３】 ただし、

【００４３】

【数１４】 また、

【００４４】

【数１５】 である。ここで、ｘはω₀ 周りの各車輪のスリップ速度
攪乱、ｙはω₀ 周りの各車輪の制動トルク勾配、ｕはω
₀ 周りの各車輪の操作量（(14)式のｕ_biに相当）を表し
ている。

【００４５】ここで、(21)式の構造をもつ任意の△（−
１≦△_fi、△_gi≦１）を許容する制御系設計を行うこと
により、４輪の干渉を考慮に入れたＡＢＳ制御系の設計
ができる。この設計は、ロバスト制御の一手法であるμ
設計法の適用により容易に行うことが可能である。

【００４６】すなわち、(21)式の構造を持つ任意のΔ
（−１≦△_fi、△_gi≦１）を許容する制御系をいわゆる
μ設計法を用いて設計することにより、以下のコントロ
ーラを導出する。

【００４７】

【数１６】

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態に係るＡＢＳ制御装置を詳細に説明する。

【００４９】本実施の形態に係るＡＢＳ制御装置の構成
を図１に示す。

【００５０】図１に示すように、本実施の形態に係るＡ
ＢＳ制御装置は、所定のサンプル時間τ毎に車輪速度を
検出する車輪速検出手段１０と、該車輪速検出手段１０
により検出された車輪速度を、車輪の加速度との定常成
分が除去されるように処理（ハイパスフィルタ処理）す
る処理手段（１次以上（本実施の形態では１次）のハイ
パスフィルタ）１１と、処理手段１１によりハイパスフ
ィルタ処理された車輪速度の時系列データから制動トル
ク勾配を推定するトルク勾配推定手段１２と、該トルク
勾配推定手段１２で推定された制動トルク勾配に基づい
てＡＢＳ制御のための各車輪毎の操作信号を演算するＡ
ＢＳ制御手段１４と、該ＡＢＳ制御手段１４により演算
された操作信号に基づいて各車輪毎にブレーキ圧を操作
することによりＡＢＳ制御を行うＡＢＳ制御弁１６と、
から構成される。

【００５１】図１の車輪速検出手段１０は、例えば、図
４（ａ）の構成により実現できる。図４（ａ）に示すよ
うに、車輪速検出手段１０は、所定数の歯が等間隔に切
られかつ車輪と共に回転するように取り付けられたシグ
ナルロータ３０と、車体に固定されたピックアップコイ
ル３２と、該ピックアップコイル３２の内部に磁束を貫
通させるように配置された永久磁石３４と、ピックアッ
プコイル３２に接続されると共にサンプル時間τ毎に該
ピックアップコイル３２に発生した交流電圧の周波数を
検出して出力する周波数検出器３６と、から構成され
る。

【００５２】車輪の回転と共にシグナルロータ３０が回
転すると、シグナルロータ３０とピックアップコイル３
２の間のエアギャップが回転速度に応じた周期で変化す
る。このため、ピックアップコイル３２を貫通する永久
磁石３４の磁束が変化しピックアップコイル３２に交流
電圧が発生する。ここで、ピックアップコイル３２に発
生した交流電圧の時間的変化を図４（ｂ）に示す。

【００５３】図４（ｂ）に示すように、ピックアップコ
イル３２に発生した交流電圧は、シグナルロータ３０の
回転速度が低速時には周波数が低くなりシグナルロータ
３０の回転速度が高速時には周波数が高くなる。この交
流電圧の周波数はシグナルロータ３０の回転速度、すな
わち車輪速度に比例するため、周波数検出器３６の出力
信号は、サンプル時間τ毎の車輪速度に比例する。

【００５４】なお、図４（ａ）の車輪速検出手段１０は
第１輪〜第４輪のすべてに取り付けられ、各車輪毎に周
波数検出器３６の出力信号から第ｉ輪（ｉは車輪番号、
ｉ＝1,2,3,4 ）の車輪速度の時系列データω_i [k] （ｋ
はサンプル時刻；ｋ＝1 、2、..... ) が検出される。

【００５５】次に、ＡＢＳ制御弁１６の構成を図５を用
いて説明する。

【００５６】図５に示すように、ＡＢＳ制御弁１６は、
右前輪用の制御ソレノイドバルブ１３２（以下、「バル
ブＳＦＲ」）と、左前輪用の制御ソレノイドバルブ１３
４（以下、「バルブＳＦＬ」）と、右後輪用の制御ソレ
ノイドバルブ１４０（以下、「バルブＳＲＲ」）と、左
後輪用の制御ソレノイドバルブ１４２（以下、「バルブ
ＳＲＬ」）と、を含んで構成される。

【００５７】バルブＳＦＲ、バルブＳＦＬ、バルブＳＲ
Ｒ、バルブＳＲＬは、各々、増圧側バルブ１３２ａ、１
３４ａ、１４０ａ、１４２ａ及び減圧側バルブ１３２
ｂ、１３４ｂ、１４０ｂ、１４２ｂを備えると共に、そ
れぞれフロントホイールシリンダ１４４、１４６、及び
リヤホイールシリンダ１４８、１５０に接続されてい
る。

【００５８】増圧側バルブ１３２ａ、１３４ａ、１４０
ａ、１４２ａ及び減圧側バルブ１３２ｂ、１３４ｂ、１
４０ｂ、１４２ｂは、それぞれバルブの開閉を制御する
ＳＦＲコントローラ１３１、ＳＦＬコントローラ１３
３、ＳＲＲコントローラ１３９、ＳＲＬコントローラ１
４１に接続されている。

【００５９】ＳＦＲコントローラ１３１、ＳＦＬコント
ローラ１３３、ＳＲＲコントローラ１３９、ＳＲＬコン
トローラ１４１は、ＡＢＳ制御手段１４から送られてき
た各車輪毎の操作信号に基づいて、各制御ソレノイドバ
ルブの増圧側バルブと減圧側バルブの開閉を制御する。

【００６０】ここで、ＡＢＳ制御弁１６を含むシステム
油圧回路の構成を図６を用いて詳細に説明する。

【００６１】図６に示すように、システム油圧回路に
は、マスターシリンダー系及びパワーサプライ系のブレ
ーキフルードを蓄えるリザーバー１００が設けられてい
る。このリザーバー１００には、内部に蓄えられたブレ
ーキフルードの液面低下を検出するレベルウォーニング
スイッチ１０２と、パワーサプライ系の異常高圧時にブ
レーキフルードをリザーバー１００へリリーフするため
のリリーフバルブ１０４が設けられている。

【００６２】また、リザーバー１００のリリーフバルブ
１０４側から配設された配管には、リザーバー１００か
らブレーキフルードを汲み上げ、高油圧のフルードを吐
出するポンプ１０６が設けられ、さらにフルード吐出側
には、該ポンプで発生させた油圧（パワーサプライ系）
を蓄圧するアキュームレーター１０８と該アキュームレ
ータ１０８の油圧を検出する圧力センサー１１０とが設
けられている。この圧力センサー１１０は、アキューム
レーター１１０の油圧に基づいてポンプ１０６の制御信
号を出力し、低圧時にはウォーニング信号（ＡＢＳ、Ｔ
ＲＣ制御の禁止信号）を出力する。

【００６３】また、アキュームレータ１０８の高油圧側
の配管には、アキュームレーター１１０の油圧低圧時に
ポンプ１０６の制御信号を出力すると共に油圧低圧時の
ウォーニング信号（ＡＢＳ、ＴＲＣ制御の禁止信号）を
出力する圧力スイッチ１１２が設けられている。

【００６４】また、リザーバー１００から延設された他
の配管には、ブレーキペダル１１８にかかった踏力に応
じた油圧を発生させるマスターシリンダー１１４が接続
されている。このマスターシリンダー１１４とブレーキ
ペダル１１８との間には、アキュームレーター１１０の
高油圧を踏力に応じた油圧に調圧・導入しブレーキの助
勢力を発生させるブレーキブースター１１６が配置され
ている。

【００６５】このブレーキブースター１１６には、アキ
ュームレーターの高油圧側の配管とリザーバー１００か
ら直接延設された配管とが接続されており、ブレーキペ
ダル１１８の踏み込み量が一定値以下の場合、リザーバ
ー１００からの通常の油圧が導入され、踏み込み量が一
定値を越えるとアキュームレーター１０８からの高油圧
が導入される。

【００６６】また、マスターシリンダー１１４からは該
マスターシリンダーの油圧（マスタ圧）を前後輪に各々
供給するためのフロント用マスタ圧配管１６４及びリヤ
用マスタ圧配管１６６が設けられている。そして、フロ
ント用マスタ圧配管１６４及びリヤ用マスタ圧配管１６
６には、前後輪で適正な制動力の配分となるようにリヤ
系統のブレーキ油圧を調圧するＰ＆Ｂバルブ１２０が介
在されている。なお、Ｐ＆Ｂバルブ１２０は、フロント
系統欠損時にはリヤ系統の調圧を中止する。

【００６７】また、Ｐ＆Ｂバルブ１２０から延びたフロ
ント用マスタ圧配管１６４には、パワーサプライ系の油
圧が低下した場合にフロントホイールシリンダー油圧を
増圧して高い制動力を確保するための増圧装置１２２が
設けられている。この増圧装置１２２には、ブレーキブ
ースター１１６のブースター室に接続されたブースター
配管１６８が接続されており、このブースター配管１６
８と増圧装置１２２との間には、圧力リミッター１２４
及び差圧スイッチ１２６が介在されている。

【００６８】圧力リミッター１２４は、システム正常時
にブレーキブースター１１６の助勢力限界以上の入力付
加に対し、増圧装置１２２及び差圧スイッチ１２６を作
動させないようにブースター室との経路を閉じる。ま
た、差圧スイッチ１２６はマスターシリンダー１１４と
ブースター室との油圧差を検出する。

【００６９】このブースター配管１６８には、上述した
右前輪用の制御ソレノイドバルブ１３２（「バルブＳＦ
Ｒ」）の増圧側バルブ１３２ａと、左前輪用の制御ソレ
ノイドバルブ１３４（「バルブＳＦＬ」）の増圧側バル
ブ１３４ａが接続されている。さらにバルブＳＦＲの減
圧側バルブ１３２ｂ及びバルブＳＦＬの減圧側バルブ１
３４ｂには、リザーバー１００から直接延設された低圧
配管１６２が接続されている。

【００７０】バルブＳＦＲ及びバルブＳＦＬの圧力供給
側の配管には、切り換えソレノイドバルブ１３６（以
下、「バルブＳＡ１」）及び切り換えソレノイドバルブ
１３８（以下、「バルブＳＡ２」）が各々接続されてお
り、このバルブＳＡ１及びバルブＳＡ２には、さらに増
圧装置１２２の増圧側配管が接続されている。そして、
バルブＳＡ１の圧力供給側の配管は、左前輪のブレーキ
ディスク１５２にブレーキ圧を加えるフロントホイール
シリンダー１４４に接続されており、バルブＳＡ２は、
右前輪のブレーキディスク１５４にブレーキ圧を加える
フロントホイールシリンダー１４６に接続されている。

【００７１】バルブＳＡ１及びバルブＳＡ２は、通常の
ブレーキモード時には、増圧装置１２２からの圧力が、
各々フロントホイールシリンダー１４４、１４６にかか
るように弁を切り換え、ＡＢＳ制御モード時には、バル
ブＳＦＲ及びバルブＳＦＬからの圧力が各々フロントホ
イールシリンダー１４４、１４６にかかるように弁を切
り換える。すなわち、前輪では、通常ブレーキモードと
ＡＢＳ制御モードとの切り換えは左右輪毎に独立して行
うことが可能となっている。

【００７２】また、ブースター配管１６８には、切り換
えソレノイドバルブ１３０（以下、「ＳＡ３」）を介し
て、上述した右後輪用の制御ソレノイドバルブ１４０
（「バルブＳＲＲ」）の増圧側バルブ１４０ａと、左後
輪用の制御ソレノイドバルブ１４２（「バルブＳＲ
Ｌ」）の増圧側バルブ１４０ｂが接続されている。さら
にバルブＳＲＲの減圧側バルブ１４０ｂ及びバルブＳＲ
Ｌの減圧側バルブ１４２ｂには、リザーバー１００から
直接延設された低圧配管１６２が接続されている。

【００７３】バルブＳＲＲの圧力供給側の配管は、右後
輪のブレーキディスク１５６にブレーキ圧を加えるリヤ
ホイールシリンダー１４８に接続されており、バルブＳ
ＲＬは、左後輪のブレーキディスク１５８にブレーキ圧
を加えるリヤホイールシリンダー１５０に接続されてい
る。

【００７４】バルブＳＡ３は、通常のブレーキモード時
には、リヤ用マスタ圧配管１６６からのマスタ圧が、バ
ルブＳＲＬ及びバルブＳＲＲにかかるように弁を切り換
え、ＡＢＳ制御モード時には、ブースター配管１６８の
高油圧がバルブＳＲＬ及びバルブＳＲＲにかかるように
弁を切り換える。すなわち、後輪では、通常ブレーキモ
ードとＡＢＳ制御モードとの切り換えは左右まとめて行
われる。

【００７５】次に、本実施の形態の作用を説明する。な
お、ＡＢＳモード時には、図６のバルブＳＡ１及びバル
ブＳＡ２が増圧装置１２２側の弁を閉じバルブＳＦＲ及
びバルブＳＦＬ側の弁を開ける。また、バルブＳＡ３が
リヤ用マスタ圧配管１６６側の弁を閉じブースター配管
１６８側の弁を開ける。

【００７６】まず、車輪速検出手段１０が、各輪各々に
ついてサンプル時間τ毎に車輪速を検出し、各車輪毎の
車輪速度の時系列データω_i [k] を出力する。処理手段
１１は、各車輪毎の車輪速度の時系列データω_i [k] を
ハイパスフィルタ処理する。

【００７７】次に、トルク勾配推定手段１２が、上記ス
テップ１において、ハイパスフィルタ処理された車輪速
度の時系列データω_hi [k]に基づき(10)式、(12)式を計
算し、次に上記ステップ２において(13)式の漸化式から
制動トルク勾配を推定する。このステップ１及びステッ
プ２を順次繰り返すことにより、推定された制動トルク
勾配の時系列データを得る。

【００７８】そして、ＡＢＳ制御手段１４が図７のフロ
ーチャートの流れで処理を行う。

【００７９】図７に示すように、ＡＢＳ制御手段１４
は、トルク勾配推定手段１２が推定した各サンプル時刻
の制動トルク勾配を用いて各サンプル時刻における各車
輪の操作量ｕ（ｕ_i ：ｉ＝１、２、３、４）を演算する
（ステップ２００）。

【００８０】すなわち、(14)式〜(18)式から(19)式、(2
0)式の状態方程式を導出し、(19)式、(20)式で現れる(2
1)式の構造を持つ任意のΔ（−１≦△_fi、△_gi≦１）を
許容する制御系をいわゆるμ設計法を用いて設計するこ
とにより、(23)式、(24)式のコントローラを導出する。
そして、(24)式のｘ_c にコントローラの状態値を、同式
のｙにトルク勾配推定手段１２が推定した制動トルク勾
配の値を代入することによりＡＢＳ制御弁１６の操作量
ｕを得る。

【００８１】次に、車輪番号ｉを１に設定し（ステップ
２０２）、第ｉ輪の操作量ｕ_i が正の基準値＋ｅより大
きいか否かを判定する（ステップ２０４）。操作量ｕ_i
が正の基準値＋ｅより大きい場合（ステップ２０４肯定
判定）、第ｉ輪のＡＢＳ制御弁の操作信号を、増圧信号
に設定する（ステップ２０６）。

【００８２】操作量ｕ_i が正の基準値＋ｅより大きくな
い場合（ステップ２０４否定判定）、操作量ｕ_i が負の
基準値−ｅより小さいか否かを判定する（ステップ２０
８）。操作量ｕ_i が負の基準値−ｅより小さい場合（ス
テップ２０８肯定判定）、第ｉ輪のＡＢＳ制御弁の操作
信号を、減圧信号に設定する（ステップ２１０）。

【００８３】操作量ｕ_i が負の基準値−ｅより小さくな
い場合（ステップ２０８否定判定）、すなわち、操作量
ｕ_i が負の基準値−ｅ以上であってかつ正の基準値＋ｅ
以下の場合には、第ｉ輪のＡＢＳ制御弁の操作信号を、
保持信号に設定する（ステップ２１２）。

【００８４】このように第１輪の操作量ｕ₁ についての
操作信号を設定すると、車輪番号ｉを１だけインクリメ
ントし（ステップ２１４）、次にｉが４を越えているか
否かを判定する（ステップ２１６）。ｉが４を越えてい
ない場合（ステップ２１６否定判定）、ステップ２０４
に戻り、同様にしてインクリメントした車輪番号ｉの操
作量ｕ_i について操作信号の設定を行う。

【００８５】車輪番号ｉが４を越えた場合（ステップ２
１６肯定判定）、すなわち、第１輪〜第４輪すべてのＡ
ＢＳ制御弁の操作信号が設定されると、設定された操作
信号をＡＢＳ制御弁１６へ送出する（ステップ２１
８）。なお、以上のような操作信号の設定及び操作信号
の送出は、各サンプル時刻毎に行われる。

【００８６】このように各車輪毎の操作信号が送出され
ると、ＡＢＳ制御弁１６では、図５のＳＦＲコントロー
ラ１３１、ＳＦＬコントローラ１３３、ＳＲＲコントロ
ーラ１３９、ＳＲＬコントローラ１４１が、各操作信号
に応じてバルブＳＦＲ、バルブＳＦＬ、バルブＳＲＲ、
バルブＳＲＬの開閉の制御を行う。

【００８７】すなわち、増圧信号のときは増圧側バルブ
を開き、減圧側バルブを閉じる。これによって、図６の
ブースター配管１６８の高油圧が対応するホイールシリ
ンダに加えられて制動力が増加する。逆に、減圧信号の
ときは増圧側バルブを閉じ、減圧側バルブを開く。これ
によって、図６の低圧配管１６２の低油圧が対応するホ
イールシリンダに加えられて制動力が減少する。また、
保持信号のときは増圧側バルブ及び減圧側バルブを同時
に閉じる。これによって、対応するホイールシリンダに
加えられた油圧が保持されて制動力が保持される。

【００８８】以上説明したように本実施の形態では、制
動トルク勾配を推定ために従来必要であった未知係数ｆ
_i を省略することができるので、制動トルク勾配の推定
のための演算量を少なくすることができる。よって、制
動トルク勾配の推定精度が向上することが期待できる。

【００８９】即ち、図９（Ｂ）に示すように、タイヤ発
生力特性に余裕がある制動の時、即ち、ホイールシリン
ダ油圧が０．５Ｐｂ以下の非常に弱い制動の時、図９
（Ａ）に示すように、車輪速度及び車体速度が徐々に減
少する。そして、本実施の形態における新推定法及び従
来推定法ともにμ勾配推定値５０Ｎｍｓ／ｒａｄ付近と
なっており、新推定法及び従来推定法ともにタイヤ発生
力に余裕が残されていることを示している。

【００９０】また、図１０（Ｂ）に示すように、タイヤ
発生力限界付近の制動の時、即ち、車輪がロックするぎ
りぎりの時、図１０（Ａ）に示すように、車輪速度及び
車体速度が徐々に減少する。そして、本実施の形態にお
ける新推定法及び従来推定法ともにμ勾配推定値２０Ｎ
ｍｓ／ｒａｄ付近となっており、新推定法及び従来推定
法ともにタイヤ発生力に余裕がなくタイヤ発生力限界に
近いことを示している。

【００９１】また、上記のように推定した制動トルク勾
配に基づいて、車輪に作用するブレーキ力を制御するの
で、精度のよいアンチロックブレーキ制御を期待でき
る。

【００９２】なお、本実施の形態では、車輪速の時系列
データのみから制動トルク勾配を推定し、この制動トル
ク勾配が０となるようにＡＢＳ制御を行うので、車両の
走行する路面状態によりピークμとなるスリップ速度が
変化したとしても、安定にＡＢＳ制御を行うことができ
る。

【００９３】また、本実施の形態では、車体速度を推定
する必要が無いので、従来のように、車体速度の推定の
ために車輪速度から求めた速度ｖ_w と実車体速度ｖ_v*と
が一致もしくは近い値になるまでブレーキ力の増圧減圧
を比較的低周波で繰り返したり、基準速度と比較する車
体速度が実際の車体速度と大きく異なる場合等で、車輪
が長時間ロック状態に陥るとか復帰のためブレーキ力を
極端に減少させてしまうなどの問題を回避でき、快適な
ＡＢＳ制御を実現できる。

【００９４】さらに、本実施の形態では、タイヤの特性
の強い非線形特性を有するシステムに対し単純に現代制
御理論を適用するのでなく、この非線形特性を見かけ上
等価的なプラント変動としてみなすことができる点に着
眼し、このプラント変動を許容するようなＡＢＳ制御系
設計をロバスト制御理論の適用により達成したので、４
輪の干渉等も考慮されたきめ細かなＡＢＳ制御を実現で
きる。

【００９５】以上が、本発明の実施の形態であるが、上
記例にのみ限定されるものではない。例えば、上記実施
の形態では、制動トルク勾配を０又は０に近い値とする
ようにピークμ追随するように設計したが、制動トルク
勾配を０以外の基準値に制御するように設計することも
可能である。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、トルク勾
配を推定ために従来必要であった未知係数（オフセット
項）を省略することができるので、トルク勾配の推定の
ための演算量を少なくすることができ、トルク勾配の推
定精度が向上することが期待できる、という効果を有す
る。

【００９７】また、本発明は、上記のように推定した制
動トルク勾配に基づいて、車輪に作用するブレーキ力を
制御するので、精度のよいアンチロックブレーキ制御を
期待できる、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図である。

【図２】スリップ速度と、制動トルク及び制動トルク勾
配との関係を示す図である。

【図３】スリップ速度の関数としての制動トルクＦ_i 及
び制動トルク勾配Ｇ_i の変化を示す図であって、（ａ）
は制動トルクＦ_i の変動の上限下限を、（ｂ）は制動ト
ルク勾配Ｇ_i の変動の上限下限を示す図である。

【図４】本実施の形態に係る車輪速検出手段の構成を説
明するための図であって、（ａ）は車輪速検出手段の構
成図、（ｂ）はピックアップコイルに発生する交流電圧
の時間的変化を示す図である。

【図５】本実施の形態に係るＡＢＳ制御弁の構成を示す
図である。

【図６】本実施の形態に係るＡＢＳ制御弁を含むシステ
ム油圧回路の構成を示す図である。

【図７】本実施の形態に係るＡＢＳ制御の流れを示すフ
ローチャートである。

【図８】本実施の形態に係るＡＢＳ制御が適用される車
両の力学モデルを示す図である。

【図９】本実施の形態及び従来の推定方法における余裕
のある制動時の実験結果を示したグラフである。

【図１０】本実施の形態及び従来の推定方法におけるタ
イヤ発生力限界付近の制動時の実験結果を示したグラフ
である。

【符号の説明】

１０ 車輪速検出手段 １１ 処理手段 １２ トルク勾配推定手段 １４ ＡＢＳ制御手段 １６ ＡＢＳ制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山口 裕之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 菅井 賢 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 浅海 周 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 3D046 BB28 EE01 HH36 HH39 HH46 KK06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のサンプル時間毎に車輪速度を検出
   する検出手段と、 前記検出手段により検出された車輪速度を、車輪の加速
   度の定常成分が除去されるように、処理する処理手段
   と、 車輪及び車体各々の運動方程式から得られかつ車輪の加
   速度を用いた運動方程式から車輪加速度の定常項を省略
   して得られるトルク勾配を未知数として含む関係式と前
   記処理手段により処理された車輪速度の時系列データと
   に基づいて、トルクの勾配を推定する推定手段と、 を備えたトルク勾配推定装置。
2. 【請求項２】 前記処理手段は、１次以上のハイパスフ
   ィルタで構成した請求項１記載のトルク勾配推定装置。
3. 【請求項３】 前記処理手段は、車輪の加速度の定常的
   な値がオフセット値とみなすことの可能なハイパスフィ
   ルタで構成した請求項２記載のトルク勾配推定装置。
4. 【請求項４】 所定のサンプル時間毎に車輪速度を検出
   する検出手段と、 前記検出手段により検出された車輪速度を、車輪の加速
   度の定常成分が除去されるように、処理する処理手段
   と、 車輪及び車体各々の運動方程式から得られかつ車輪の加
   速度を用いた運動方程式から車輪加速度の定常項を省略
   して得られるトルク勾配を未知数として含む関係式と前
   記処理手段により処理された車輪速度の時系列データと
   に基づいて、制動トルクの勾配を推定する推定手段と、 前記推定手段により推定された制動トルク勾配が基準値
   を含む所定範囲の値となるように車輪に作用するブレー
   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。