JP2004538192A - 車輪ブレーキの特性値を求める方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪挙動を正確に評価し、ブレーキ圧の評価品質および制御機能を改善する車輪ブレーキの特性値を求める方法及び装置を提供する。
【解決手段】車輪ブレーキの特性値が、制動トルクまたは制動力と、車輪ブレーキの作動を生じる車輪ブレーキの制御量との間の関係を表し、前記車輪ブレーキの特性値が運転変数に依存して求められる、車輪ブレーキの特性値を求める方法において、ブレーキ特性が車輪固有の数値に依存して車輪ごとに求められる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、車輪ブレーキの特性値を求める方法および装置に関する。
【０００２】
従来の技術
ブレーキ・システム用の最新の制御システムでは、さまざまな各ブレーキ固有の特性値が用いられている。ここで重要な特性値は、車輪ブレーキに加えられる制動トルクないし制動力と、それにかかるブレーキ圧との間の比例定数である。この数値は、例えば、既知のＶＤＣビークル・ダイナミクス・コントロールに用いられている。この種の制御システムは、Ａｎｔｏｎ ｖａｎ Ｚａｎｔｅｎ、Ｒｅｉｎｅｒ ＥｒｈａｒｄｔおよびＧｅｏｒｇ Ｐｆａｆｆによる刊行物ＳＡＥ−Ｐａｐｅｒ ９５０７５９「ＶＤＣ−ｔｈｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｂｏｓｃｈ」に記載されている。この場合、車輪のために制御システムが求めた目標制動トルクが、比例定数ＣＰを用いて目標圧力値に変換され、ここで、比例定数ＣＰは、各ブレーキ固有の制動トルクとブレーキ圧との間の関係を規定する。さらに、このブレーキ特性値は、油圧系統モデルにおいて、バルブのために制御信号からブレーキ圧を決定するためにも用いられるので、この特性値は制御系の精度に影響を及ぼす。この特性値は、車輪挙動（例えば、スリップを計算する方法などにおいて）あるいは、それから導かれる数値を求める際にも重要な役割を演じる。
【０００３】
同じことが電気制御ブレーキ・システムについても当てはまる。このシステムの場合、車輪に加えられる制動力ないし制動トルクは、運転者が作動できる操作エレメント、特にブレーキ・ペダルに依存し、電子的な制御装置により調節される。その例が、ＤＥ１９６４８９３６Ａ１である。ここでもブレーキ特性値が、車輪ブレーキを制御するときに評価されている。
【０００４】
車輪ブレーキのブレーキ特性値は一定ではなく、ブレーキの年齢、ブレーキ・ディスクの状態、温度に依存して変化することがわかっている。変化する理由は、これらの状態がブレーキ・パッドとブレーキ・ディスクないしブレーキ・ドラム間の摩擦係数の変化をもたらし、従って、ブレーキ圧と加えられる制動力ないし制動トルク間の関係に影響するからである。ブレーキ特性値を一定と想定するならば、これらの特性値を計算に使用する際、用途によっては望ましからぬ不正確さを生じ、あるいは車輪挙動に誤った評価を行う結果となろう。
【０００５】
従って、上記のＤＥ１９６４８９３６Ａ１は、１つあるいは複数のブレーキ特性値をこの変化に適合させる手順を示す。そこでは縦方向における車両の力の釣り合いに基づいて、１つの関係を導き出し、その関係に従って、そのときどきのブレーキ特性値を、ブレーキ圧と車両の減速に基づいて求める。そこで提案されている方法の場合、ブレーキ特性値は、アクスルごとにのみ求められる。
【０００６】
発明の利点
車輪スリップとそのほか各車輪固有の数値に依存してブレーキ特性値を決定することにより、ブレーキ・パラメータの適合が得られ、これを用いて、その時々の走行状態や周囲の影響への持続的な適合が可能となる。このようにして、車輪挙動の正確な評価が可能となり、ブレーキ圧の評価品質および制御機能の改善が得られる。
【０００７】
特に有利なのは、いずれの車輪に対してもそのブレーキ・パラメータの検知を、各車輪固有の数値だけを基礎に行う点である。これにより、各車輪固有の変更が得られ、これは制御機能の精度をさらに改善することになる。
【０００８】
そのほかの利点を以下の説明および従属請求項に記載した。
下記に、図面に示した実施形態を用いて、本発明を更に詳しく説明する。
実施形態の説明
図１は、１つの制御ユニットを示す。このユニットは、少なくとも１つの入力回路１２と、マイクロコンピュータ１４と出力回路１６を１つずつ備える。これらは、相互間の情報およびデータ交換のための通信システム１８を介して、相互に結合されている。入力回路１２には入力線が通じ、この入力線を介して制御ユニット１０に信号が供給される。この信号は、運転変数を表すか、あるいはその信号から運転変数を導き出し得るものである。例えば、図１には入力線２０〜２４が示されており、これらは対応する測定装置２６〜３０から車両車輪の車輪速度Ｖｒａｄを表す信号を伝達する。更に、測定装置３２からは、入力線３４を介して、ブレーキ・システム内の初期圧力を表す数値が供給される。初期圧力とは、運転者がブレーキ・ペダルを踏むことによって、ブレーキ・システムにかけられる圧力である。更に、入力線３６〜４０が設けられており、これら入力線を介して測定装置４２から４６から、本題に関連するその他の数値が、制御ユニット１０が実行する制御機能と組み合わされて伝達される。この種の数値は、例えば冒頭の背景技術の項で触れたものであり、舵取り角度、ギアレシオ、横方向加速度などである。出力回路１６からは出力線４８〜５２が出ており、これら出力線は、バルブ構成および／またはポンプ構成５４〜５８に通じるが、これら構成は、個々の車輪ブレーキに割り当てられているものである。制御ユニット１０は、自ら実行する制御機能の範囲で、これらバルブ構成および／またはポンプ構成を制御して、その制御機能に従って、それぞれの車輪ブレーキにおけるブレーキ圧を操作する。
【０００９】
マイクロコンピュータ１４が実行するプログラムによって制御ユニット１０が行う制御機能の例は、冒頭に挙げた従来の技術から知られている。求めたブレーキ圧に基づく制動力ないし制動トルクの計算、トルク目標値または力の目標値のブレーキ圧目標値への変換、および／または車輪挙動を評価するための計算の際には、個々の車輪ブレーキのブレーキ特性値が評価される。これらの要因は、それぞれのブレーキの構造から確定され、そしてブレーキ・ディスクに対するブレーキ・パッドの有効接触面積、ブレーキ・パッドの中心から車輪中心までの間隔、およびブレーキ・パッドとブレーキ・ディスク間の摩擦係数から構成される。これらの数値は通常は利用できないか、ないしは変動を余儀なくされる。ブレーキ特性値の典型的な数値を一定と想定するならば、これらのブレーキ特性値に基づいて行われる計算の精度は、用途によっては不満足なものとなる。車輪ブレーキ内の圧力が知られている間は、ブレーキの摩擦係数の、従ってブレーキ・パラメータの見積もりが可能であることがわかっている。車輪ブレーキ内の圧力が知られているのは、圧力を直接測定する場合、または制御機能の介入なしに運転者がブレーキをかける場合である。後者の場合、車輪ブレーキ圧力は、測定された初期圧力に等しい。運転者が油圧ブレーキ・システムにかけた圧力値が、操作されることなく車輪ブレーキに導かれるからである。このような場合、ブレーキ特性値を、各車輪固有の数値に依存して、いずれの車輪についても個別に求めることができる。次式が適切であることがわかっている。
【００１０】
【数２】

上式で、λは、車輪スリップであり、Ｆ_Ｎは、車輪接地力（例えば、測定または見積もり可能）であり、Ｒｒａｄは、動的車輪半径（定数として固定可能）であり、ｃｌａｍは、スリップと摩擦係数間の比例定数（これも定数と想定可能）であり、Ｐｒａｄは、車輪ブレーキ圧（この作動状態では、測定された初期圧力に相当する）であり、Ｍｍｏｔは、エンジンの駆動トルク（着目されている車輪に伝達される）を表す。従って、駆動されない車輪については、後の加算項は除外され、代わりの項は立てない。
【００１１】
従って、制動中にブレーキ特性値を見積もることができる条件が存在するとき、個々のブレーキ特性値を上記の式に従って計算する。用いられる信号に対する外乱に対処するため、計算された数値を、続いて時定数の非常に大きなローパス・フィルタを通す。このようにして適合時の異常値を防止する。
【００１２】
ブレーキ特性値を適合させるための前記の作動状態が存在しないときは、それまでに計算された数値を保持する。
上記の式は、車輪におけるトルクの釣り合いに基づいて導き出されている。もう１つの実施形態では、力の釣り合いに基づいて導き出された式を用いる。両者の式は、各ブレーキ固有の定数が異なるだけである。
【００１３】
好ましい実施形態においては、上記の手順を、制御ユニット１０のマイクロコンピュータ１４のプログラムとして実現する。図２は、このプログラムの概略をフローチャートで示す。
【００１４】
プログラム部分がスタートした後、いずれの車輪についても第１のステップ１００で必要な数値を読み込む。すなわち、車輪スリップλｒａｄｉ、初期圧力Ｐｖｏｒ、接地力Ｆ_Ｎｉ、そして利用できる場合はブレーキ圧Ｐｒａｄｉ（測定するか、または油圧モデルを用いて計算）を読み込む。続いてステップ１０２では、初期圧力が０であるかどうか、すなわち運転者がブレーキをかけず、そして制御装置が備えられている場合にそれが作動状態にないかどうか、すなわちブレーキへの介入が行われていないかどうかが点検される。もしそうであれば、ステップ１０４で、それまでのブレーキ特性値ＣＰ（ｎ―１）が保持される。求められたブレーキ特性値は、その後ステップ１０６において、ローパス・フィルタで処理され、ステップ１０８で出力される。このプログラムは次のインターバルで繰り返される。ステップ１０２が、ブレーキ動作が存在することを示すと、ステップ１１０で、ブレーキ特性値ＣＰ（ｎ）を上記の式に基づいて計算する。その後ステップ１０６が続く。
【００１５】
図２に示す操作の場合、ブレーキ圧は知られている。それが知られていないとき、ステップ１１０が導入されるのは、初期圧力がある特定の境界値よりも大きく、いかなる制御装置も作動状態にない場合だけである。このような場合、車輪ブレーキ圧は測定された初期圧力と等しい。
【００１６】
図３は、ブレーキ特性値を評価する１つの方法をコンピュータ・プログラムとして示すフローチャートである。それによれば、プログラムのスタート後、第１のステップ２００で、個々の車輪ブレーキについて求められたブレーキ目標値Ｍｓｏｌｌｘｙを読み込む。それに続くステップ２０２では、適合されたブレーキ特性値ＣＰｘｙを考慮の下に、対応する目標トルク数値から対応するブレーキ圧目標値Ｐｓｏｌｌｘｙを求める。続くステップ２０４では、冒頭に挙げた背景技術から知られている油圧系統モデルを用いて、いずれの個々の車輪ブレーキに対しても、求められた圧力目標値と、見積もられたまたは測定されたブレーキ圧実際値とから、バルブ構成の作動時間Ｔｘｙを求める。
【００１７】
上記の手順は、対応する数値を使用の下に、空圧式の車輪ブレーキまたは電動式作動機能を持つブレーキの場合にも用いられる。この場合、ブレーキ圧の代わりに、例えば電流数値を用いる。電流数値は作動を生じる制御量となるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
車両のブレーキ・システムを制御する制御装置の概略ブロック図である。
【図２】
ブレーキ・パラメータの決定および評価を行う、好ましい実施形態を示すフローチャートである。
【図３】
ブレーキ・パラメータの決定および評価を行う、好ましい実施形態を示すフローチャートである。

Claims (10)

1. 車輪ブレーキの特性値が、制動トルクまたは制動力と、車輪ブレーキの作動を生じる車輪ブレーキの制御量との間の関係を表し、前記車輪ブレーキの特性値が運転変数に依存して求められる、車輪ブレーキの特性値を求める方法において、
   ブレーキ特性が車輪固有の数値に依存して車輪ごとに求められること、
   を特徴とする車輪ブレーキの特性値を求める方法。
2. 前記制御量が、ブレーキ圧、または電動式車輪ブレーキの作動量であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記車輪固有の数値が、車輪スリップ、車輪接地力、車輪ブレーキ圧、並びに車輪半径であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 駆動車輪においては、その車輪に働くエンジン・トルクが評価されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 制御介入が行われず、運転者がブレーキをかける場合に限り、前記特性値が求められることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 前記特性値の変更は、前もって定められた作動状態においてのみ行われ、この作動状態以外では、前記特性値の求められた値が保持されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 求められた車輪ブレーキの特性値はフィルタ処理されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 前記車輪ブレーキの特性値が、目標制動トルクから目標ブレーキ圧を決定するために、測定された制動力または測定された制動トルクから車輪ブレーキ圧を求めるために、あるいは車輪挙動を見積もるために、使用されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 前記特性値（ＣＰ）を求めるために、次式
   

   

   を用いることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. 少なくとも１つの制御機能を行うために、制動トルクまたは制動力と、作動を生じる制御量との関係において表示される車輪ブレーキの特性値を評価する制御ユニットを有し、前記制御ユニットが、前記車輪ブレーキの特性値を求める手段を備える、車輪ブレーキの特性値を求める装置において、
    前記手段が、前記車輪ブレーキの特性値を各車輪固有の数値に基づいて車輪ごとに求めること、
    を特徴とする車輪ブレーキの特性値を求める装置。

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