JP2006103495A - アンチロックブレーキ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、車体速度を正確に検出することによって、適正なアンチロックブレーキ制御を行うことである。
【解決手段】本発明のアンチロックブレーキ制御装置は、車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る車輪速度検出手段と、複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報を検出する受信機と、該ドップラーシフト周波数を含むGPS情報から前記車両の速度を算出する車両速度演算手段と、前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記スリップ率に基づいて、前記車両の各車輪に対するブレーキ油圧を制御する手段とを備えることを特徴とする。また、各車輪のスリップ率が、タイヤの特性によって決まる最適な値を超えないように、ブレーキ油圧を制御することを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明のアンチロックブレーキ制御装置は、車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る車輪速度検出手段と、複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報を検出する受信機と、該ドップラーシフト周波数を含むGPS情報から前記車両の速度を算出する車両速度演算手段と、前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記スリップ率に基づいて、前記車両の各車輪に対するブレーキ油圧を制御する手段とを備えることを特徴とする。また、各車輪のスリップ率が、タイヤの特性によって決まる最適な値を超えないように、ブレーキ油圧を制御することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、車両の走行状態に応じて制動力を制御して、車両制動時の車輪のロックを防ぐアンチロックブレーキ制御装置に関する。
車両を制動するときに、車輪がロック状態になるのを防止して、車輪のグリップ力を確保しステアリングに対する車両の安定性を保ちつつ、最大限の制動力を確保するように、ブレーキ力を増減するなどして車輪のスリップ率を制御する方法(アンチロックブレーキ制御)が一般的に知られている。
車輪のスリップとは、車体速度Vと車輪速度Vtとの差であり、通常、車輪のスリップと車体速度の比をスリップ率S(%)として表わす。
S=(V−Vt)/V × 100 (%)
したがって、正確なスリップ率を求めるためには、精度よく車体速度を検出する必要がある。
S=(V−Vt)/V × 100 (%)
したがって、正確なスリップ率を求めるためには、精度よく車体速度を検出する必要がある。
車体速度を求める方法としては、たとえば加速度センサを利用する方法がある。すなわち、加速度センサから得られる車体加速度を積分して車体速度を求める方法である。しかし、加速度を積分する方法では速度の精度が低く、スリップ率の算出に応用することは難しい。
車体速度を求める別の方法は、全車輪のうち最も速度の速い車輪の速度を車体速度とする方法(セレクトハイ)が一般的である。しかしながら、この方法の場合、4輪すべてがロック傾向を示すと、車輪回転速度と車体速度がずれてしまうため、所定の車輪減速度を越えたときに、ある一定の車体減速度(たとえば1.2G)として車体速度を算出するなどしている。しかしながら、本来、車体減速度は路面状態(高μか低μか)に大きく左右されるため、一定減速度で車体速度を推定すると不正確な車体速度となり、車輪がロックしているかどうかを正確に判定することができない。
特許文献1は、車輪の減速度が第一の所定値から第二の所定値に達するまでの時間に応じて、車体速度の減少変化率を決定し、この減少変化率をもって車体速度が変化したものとして擬似車体速度を決定する方法が記載されている。
そのほか、超音波を路面に当てて、反射波の周波数偏移(ドップラー効果)から車両の速度を検出する方法があるが、車両に超音波速度計測装置を備えることは一般的ではない。
近年は、ナビゲーション用として車両にGPS(Global Positioning System:全地球位置把握システム)受信機を備えることが多くなっている。GPSの位置情報を利用して計測された車両の速度から、車輪のスリップ率を求める方法として、たとえば、特許文献2および3がある。すなわち、現在位置とt時間後の位置との差を時間tで除して、速度を求める方法である。しかし、GPSの位置情報では、アンチロックブレーキ制御を正確に行うために必要な車体速度情報を得ることができない。たとえば、GPSでは複数の衛星の電波を受信して位置を検出しているが、受信電波を発する衛星が切り替わったとき(衛星は低い軌道を周回しているので、受信電波を発する衛星はたびたび切り替わる)、検出した位置がずれる。
一方、GPSの受信電波から受信機の位置を検出するのではなく、GPS受信電波のドップラーシフト周波数により、受信機の移動速度を求める方法がある(たとえば、特許文献4参照)。しかし、ドップラーシフト周波数を利用して車体速度を検出し、アンチロック制御に応用することは提案も実用化もされていない。
本発明は、GPS電波を利用してタイヤのスリップ率を正確に検出し、アンチロックブレーキ制御を精度よく行なって、車両の走行安定性を高め、安全な停止制御を可能にする、アンチロックブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
本発明のアンチロックブレーキ制御装置は、車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る車輪速度検出手段と、複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報を検出する受信機と、該ドップラーシフト周波数を含むGPS情報から前記車両の速度を算出する車両速度演算手段と、前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記スリップ率に基づいて、前記車両の各車輪に対する制動力を制御する手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明のアンチロックブレーキ制御方法は、車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る工程と、複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報を検出する工程と、該ドップラーシフト周波数を含むGPS情報から前記車両の速度を算出する工程と、前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算する工程と、前記スリップ率に基づいて、前記車両の各車輪に対する制動力を制御することを特徴とする。
さらに、本発明のアンチロックブレーキ制御プログラムは、車両に装着された車輪のスリップ率に基づいて、前記車両のアンチロックブレーキ制御を行うためにコンピュータを、車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る車輪速度検出手段と、複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報から、前記車両の速度を算出する車両速度演算手段と、前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、該スリップ率に基づいて前記各車輪に対する制動力を制御する手段として機能させることを特徴とする。
本発明のアンチロックブレーキ制御装置は、各車輪のスリップ率が、タイヤの特性によって決まる最適な値を超えないように、制動力を制御することを特徴とする。最適スリップ率は、車両における車輪の位置によって異なっている。
また、各車輪の最適スリップ率が、車両ごと、およびタイヤのタイプごとに予め計測された、最も制動効果の高い(操舵制御可能でかつ制動距離が短い)値である。
なお、本発明のアンチロックブレーキ制御装置では、車輪速度およびドップラーシフト周波数のサンプリング周期は1秒以下、より好ましくは0.05秒以下である。
本発明において車輪速度とは、車輪の回転角速度と所与のタイヤ半径の積である。また、本発明においてGPS情報とは、GPS(Global Positioning System:全地球位置把握システム)の情報であって、衛星の位置、受信機の位置、時刻、およびドップラーシフト周波数を含む情報である。
本発明によれば、正確なスリップ率を検出することができるので、車両における車輪の位置に応じた最適なスリップ率を超えないように、最適なアンチロックブレーキ制御を行なうことができる。
アンチロックブレーキ制御装置は、時々刻々スリップ率を検出して、リアルタイムにブレーキ操作力を調節するものである。最適なアンチロックブレーキ制御とは、制動力と操縦性、車両の安定性をバランスよく保つことである。本発明のアンチロックブレーキ制御装置によれば、どのような状況でも正確なスリップ率を検出することによって、常に最適な制御を行なうことが可能になり、より安全確実な制動を実現できる。その結果、運転者が方向制御可能な状態で制動操作することができるので、車両の安全性が高まる。
車輪の状態(非ロック状態およびロック状態)にかかわらず、精度よく車体速度を検出することができるので、適切なアンチロックブレーキ制御が行なえる。その結果、車輪がロックすることなく操舵制御が可能で、かつ制動距離が短くなるという効果がある。
まず、ドップラーシフト周波数を利用して、車体速度を検出する方法を説明する。
GPSは、複数の衛星の電波を同時に受信して、人工衛星からの航法メッセージ(軌道情報や時刻情報など)を取得することによって、受信機の位置を、またドップラーシフト周波数を測定することにより、受信機の速度を算出することが可能なシステムである。
全てのGPS衛星からはL1帯1.57542GHzの搬送波で航法メッセージ等の情報が送信されている。受信する際には、衛星の移動および受信機の移動等により搬送波にドップラーシフト周波数が乗っている。従って、下記の式1より、ドップラーシフト周波数を測定することにより、衛星と受信機の相対速度を求めることができる。
Fds = Fc × V/Vc (1)
Fds:ドップラーシフト周波数
Fc :搬送波周波数
V :衛星と受信機の相対速度(=Vs −Vr)[m/s]
Vr :衛星の受信機方向の速度[m/s]
Vs :受信機の衛星方向の速度[m/s]
Vc :搬送波速度[m/s]
搬送波周波数Fcと搬送波速度Vcは既知であるから、Fdsを測定すれば、式1を変形した式、
V = (Fds/Fc)・Vc
によって、衛星と受信機の相対速度がわかる。
Fds = Fc × V/Vc (1)
Fds:ドップラーシフト周波数
Fc :搬送波周波数
V :衛星と受信機の相対速度(=Vs −Vr)[m/s]
Vr :衛星の受信機方向の速度[m/s]
Vs :受信機の衛星方向の速度[m/s]
Vc :搬送波速度[m/s]
搬送波周波数Fcと搬送波速度Vcは既知であるから、Fdsを測定すれば、式1を変形した式、
V = (Fds/Fc)・Vc
によって、衛星と受信機の相対速度がわかる。
また航法メッセージから衛星の位置を算出し、その移動量から衛星の速度を求め、式2に示すように、受信機から見た衛星の視線の方向余弦をかけることにより、衛星の受信機方向の速度を求めることができる。
Vr = Vrx・corθx + Vry・corθy + Vrz・corθz (2)
Vrx、Vry、Vrz :衛星の各座標方向の速度成分[m/s]
θx、θy、θz :受信機からみた衛星の各座標方向の角度
したがって、式1から求めた相対速度と、式2から求めた速度との差を求めることによって、受信機の衛星方向の速度を求めることができる。すなわち、
Vs = V − Vr
である。
Vr = Vrx・corθx + Vry・corθy + Vrz・corθz (2)
Vrx、Vry、Vrz :衛星の各座標方向の速度成分[m/s]
θx、θy、θz :受信機からみた衛星の各座標方向の角度
したがって、式1から求めた相対速度と、式2から求めた速度との差を求めることによって、受信機の衛星方向の速度を求めることができる。すなわち、
Vs = V − Vr
である。
4衛星以上について受信機の衛星方向の速度を求め、次に示す連立方程式をたてて、この連立方程式を解くことにより、受信機の各座標方向の速度を算出できる。
Vs1 = Vx・α1 + Vy・β1 + Vz・γ1 + Vt
Vs2 = Vx・α2 + Vy・β2 + Vz・γ2 + Vt
Vs3 = Vx・α3 + Vy・β3 + Vz・γ3 + Vt
Vs4 = Vx・α4 + Vy・β4 + Vz・γ4 + Vt (3)
Vx、Vy、Vz :受信機速度の各座標方向成分
αi、βi、γi :受信機から見た衛星(i)への視線の方向余弦の各座標成分
Vsi :受信機の各衛星(i)方向への速度
Vt :受信機の時刻ずれの変化量
ここで、受信機から見た衛星(i)への視線の方向余弦は、衛星の位置と受信機の位置から計算できる。受信機の位置の誤差に比べて、衛星と受信機との距離は極めて大きいので、受信機の位置の誤差が方向余弦に与える影響(誤差)は無視してよい。
Vs1 = Vx・α1 + Vy・β1 + Vz・γ1 + Vt
Vs2 = Vx・α2 + Vy・β2 + Vz・γ2 + Vt
Vs3 = Vx・α3 + Vy・β3 + Vz・γ3 + Vt
Vs4 = Vx・α4 + Vy・β4 + Vz・γ4 + Vt (3)
Vx、Vy、Vz :受信機速度の各座標方向成分
αi、βi、γi :受信機から見た衛星(i)への視線の方向余弦の各座標成分
Vsi :受信機の各衛星(i)方向への速度
Vt :受信機の時刻ずれの変化量
ここで、受信機から見た衛星(i)への視線の方向余弦は、衛星の位置と受信機の位置から計算できる。受信機の位置の誤差に比べて、衛星と受信機との距離は極めて大きいので、受信機の位置の誤差が方向余弦に与える影響(誤差)は無視してよい。
GPS受信機はアンテナで受信した電波を復調して、航法メッセージ、時刻情報等を出力する。制御ユニットでは、衛星から受信機への伝搬時間を求め、衛星の位置と測定した伝搬時間から連立方程式を立て、受信機の位置を求める。原理的には3次元測位を行う場合は3衛星で、2次元測位を行う場合は2衛星で連立方程式を立てればよいが、受信機と衛星の時刻オフセットがあるため、3次元測位では4衛星、2次元測位では3衛星必要となる。制御ユニットでは、GPS受信機で測定したドップラーシフト周波数から、各衛星と受信機との相対速度を前記式1から求める。次に航法メッセージから得られる軌道情報から時刻ごとの衛星の位置を計算することができるので、上記相対速度を求めた時刻近傍での衛星位置の変化量から衛星の速度を算出する。さらに式2を用いて、衛星の受信機方向の速度を求めることができる。よってこの2つの速度の差分を取り、受信機の各衛星方向の速度を求め式3の連立方程式を解くことによって受信機の速度を算出する。
なお、前記の連立方程式から求めた受信機の速度から、地球の自転による車両の移動速度を差し引いて対地速度Vgを求める。
Vgx = Vx − Vox
Vgy = Vy − Voy
Vgz = Vz − Voz
Vg = (Vgx2 +Vgy2 +Vgz2)1/2
Vox、Voy、Voz:車両位置における地球の自転速度の各座標方向成分
Vgx、Vgy、Vgz:車両の対地速度の各座標方向成分
Vg :車両の対地速度(の絶対値)
ここで、衛星の位置および受信機の位置が地球の自転とともに回転する座標系で表わされている場合は、地球の自転速度Vox、Voy、Vozはそれぞれ0なので、VとVgは等しい。座標系がどのように選択されていても、最終的には、車両の対地速度Vgを求める。
Vgx = Vx − Vox
Vgy = Vy − Voy
Vgz = Vz − Voz
Vg = (Vgx2 +Vgy2 +Vgz2)1/2
Vox、Voy、Voz:車両位置における地球の自転速度の各座標方向成分
Vgx、Vgy、Vgz:車両の対地速度の各座標方向成分
Vg :車両の対地速度(の絶対値)
ここで、衛星の位置および受信機の位置が地球の自転とともに回転する座標系で表わされている場合は、地球の自転速度Vox、Voy、Vozはそれぞれ0なので、VとVgは等しい。座標系がどのように選択されていても、最終的には、車両の対地速度Vgを求める。
実施の形態1
つぎに、図面を参照しながら本発明のアンチロックブレーキ制御装置および方法、ならびにアンチロックブレーキ制御プログラムを詳細に説明する。図1は本発明のアンチロックブレーキ制御装置の一実施の形態を示すブロック図、図2は図1におけるアンチロックブレーキ制御装置の電気的構成を示すブロック図、図3は本発明のアンチロックブレーキ制御方法におけるフローチャート、図4はGPS受信電波のドップラーシフト周波数から演算される速度と、従来のGPS位置情報から演算される速度の比較例を示すグラフである。
つぎに、図面を参照しながら本発明のアンチロックブレーキ制御装置および方法、ならびにアンチロックブレーキ制御プログラムを詳細に説明する。図1は本発明のアンチロックブレーキ制御装置の一実施の形態を示すブロック図、図2は図1におけるアンチロックブレーキ制御装置の電気的構成を示すブロック図、図3は本発明のアンチロックブレーキ制御方法におけるフローチャート、図4はGPS受信電波のドップラーシフト周波数から演算される速度と、従来のGPS位置情報から演算される速度の比較例を示すグラフである。
図1に示すように、本発明の一実施の形態にかかわるアンチロックブレーキ制御装置は、4つのタイヤFL、FR、RLおよびRR(Wi、i=1〜4、1:前左タイヤ、2:前右タイヤ、3:後左タイヤ、4:後右タイヤ)にそれぞれ設けられた車輪タイヤの回転速度を定期的に検出する速度検出手段1を備えており、この速度検出手段1の出力は、制御ユニット2に伝達される。制御ユニット2には、GPS受信機6が接続されており、GPS受信機6の出力は、制御ユニット2に伝達される。また、横方向の加速度を検出するために、加速度センサー7を備えている。さらに、運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキペダル操作値検出器8が接続され、ブレーキ操作量が制御ユニット2に入力されるようにしてもよい。また、この制御ユニット2には、図2に示されるように、ブレーキ油圧を制御する油圧制御バルブ3とモータ4から構成されるアクチュエータ5が接続されている。
前記速度検出手段1としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速度を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から車輪速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。
前記制御ユニット2は、図2に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なI/Oインターフェイス2aと、演算処理の中枢として機能するCPU2bと、該CPU2bの制御動作プログラムが格納されたROM2cと、前記CPU2bが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるRAM2dとから構成されている。
本実施の形態では、前記制御ユニット2に、車両の4輪の車輪速度を定期的に検出する速度検出手段1と、前記車両の車体速度を求める車体速度演算手段と、前記車輪速度と車体速度からスリップ率を求めるスリップ率演算手段と、求められたスリップ率に基づいてブレーキ油圧を制御するブレーキ制御手段とを備えている。
本実施の形態1では、車輪回転速度の検出は電磁ピックアップを用いて、車輪の回転によって生じるパルス数を一定の周期でカウントしている。また、GPS受信機6のデータは車輪回転速度のパルスカウント周期に同期させて、同じ周期でサンプリングしている。サンプリング周期は1秒以下であることが望ましく、より好ましくは50msec以下である。サンプリング周期は短い方がよいが、演算速度と演算精度の兼ね合いで限界がある。
制御ユニット2は、車両の4輪タイヤWi(i = 1、2、3、4)のそれぞれの回転速度から車輪速度(Vt1、Vt2、Vt3、Vt4)を算出する。また、前記の方法でドップラーシフト周波数などのGPS情報から車体速度を演算する。ついで、車輪速度と前記車体速度Vgから、各車輪のスリップ率Si(%)を算出する。
Si =(Vg−Vti)/Vg × 100 (%) (i = 1、2、3、4)
車両が旋回しているときは、外側の車輪と内側の車輪では、回転速度が異なる。外側の車輪の車輪速度は車体速度より大きく、内側の車輪の車輪速度は車体速度より小さい。したがって、旋回の効果を考慮せずに計算すると、外側車輪では実際よりスリップ率が小さく(あるいは負になり)、内側車輪では実際よりスリップ率が大きくなってしまう。そのスリップ率にもとづいてブレーキ力を制御すると、外側車輪ではブレーキ力が強くなりすぎ、内側車輪ではブレーキ力が弱くなりすぎて、アンチロックブレーキの効果が減殺される。
Si =(Vg−Vti)/Vg × 100 (%) (i = 1、2、3、4)
車両が旋回しているときは、外側の車輪と内側の車輪では、回転速度が異なる。外側の車輪の車輪速度は車体速度より大きく、内側の車輪の車輪速度は車体速度より小さい。したがって、旋回の効果を考慮せずに計算すると、外側車輪では実際よりスリップ率が小さく(あるいは負になり)、内側車輪では実際よりスリップ率が大きくなってしまう。そのスリップ率にもとづいてブレーキ力を制御すると、外側車輪ではブレーキ力が強くなりすぎ、内側車輪ではブレーキ力が弱くなりすぎて、アンチロックブレーキの効果が減殺される。
そこで、旋回中であること、および旋回半径Rを検出し、旋回半径Rから外側車輪における車体速度Vgoと、内側車輪における車体速度Vgiをつぎのように求める。
まず、車体の横方向加速度GLを加速度センサー7などで検出する。横方向加速度GL、旋回半径R、および車体対地速度Vgの関係は、
GL = Vg2/R
であるから、GLとVgとから、旋回半径Rがわかる。車両のトレッド幅Twはあらかじめ与えられているとすると、外側車輪における車体速度Vgoは、
Vgo = Vg・(1+Tw/2R)
内側車輪における車体速度Vgiは、
Vgi = Vg・(1−Tw/2R)
と表わせる。
GL = Vg2/R
であるから、GLとVgとから、旋回半径Rがわかる。車両のトレッド幅Twはあらかじめ与えられているとすると、外側車輪における車体速度Vgoは、
Vgo = Vg・(1+Tw/2R)
内側車輪における車体速度Vgiは、
Vgi = Vg・(1−Tw/2R)
と表わせる。
横方向加速度GLが0でない場合は、外側の車輪速度をVgoと比較し、内側の車輪速度をVgiと比較して各車輪のスリップ率Siを求める。車両の前輪と後輪でトレッド幅が異なる場合は、それぞれのトレッド幅で外側車輪の前輪および後輪における車体速度VgoFとVgoR、および内側車輪の前輪および後輪における車体速度VgiFとVgiRを計算する。
制御ユニット2は、各車輪のスリップ率Siが、予め設定された最適なスリップ率Soi(i = 1、2、3、4)となるように、各車輪のブレーキ油圧の増圧、減圧、保持の指令をアクチュエータ5へ出力する。実際は、各車輪のスリップ率Siが最適スリップ率Soiを超えている場合に減圧を指令し、最適スリップ率Soiに等しい場合は保持指令を出力する。スリップ率Siが最適スリップ率Soiより小さい場合には、ブレーキペダル操作に従ったブレーキ油圧とする。
アクチュエータ5は各車輪用の油圧制御バルブ3とモータ4から構成され、前記制御ユニット2の出力に応じて動作する。ここで油圧制御バルブ3はブレーキ油圧を増圧、減圧、保持し、モータ4はアンチロックブレーキ制御中に油圧経路内に油を循環させるためのポンプを駆動する。
本実施の形態1では、アンチロックブレーキ制御はCPU2bによって行われる。そこで、図3のフローチャートに基づいて、本実施の形態のアンチロックブレーキ制御装置の動作を説明する。
制御ユニット2の初期設定(図示せず)を行なったのち、各車輪の回転速度(角速度)を検出し(ステップS1)、GPS受信機6からドップラーシフト周波数などの情報を入力する(ステップS2)。同時に、横方向加速度GLを検出する(ステップS3)。ついで、車輪速度(回転角速度×タイヤ動荷重半径)を求め(ステップS4)、ドップラーシフト周波数およびGPS衛星の情報などから前記のように車体速度を演算する(ステップS5)。横方向加速度が0でない場合は、旋回半径Rを求めて、外側車輪における車体速度、および内側車輪における車体速度を算出する。車輪速度と車体速度から、各車輪のスリップ率を計算する(ステップS6)。ついで、各車輪のスリップ率を最適スリップ率と比較して、各車輪のブレーキ油圧を制御する(ステップS7以降)。
ブレーキ油圧を制御する動作は、たとえばつぎのようなものである。各車輪のスリップ率Siと最適スリップ率Soiの差Δiを計算し(ステップS7)、Δiが0以上であれば(ステップS8からYへ分岐)、ブレーキ油圧操作量をスリップ率差Δiに所定の係数を乗じた値だけ減圧する指令を出力する(ステップS9)。スリップ率差Δiが0より小さい場合(ステップS8からNへ分岐)は、ブレーキペダル操作値−ブレーキ油圧制御値をブレーキ油圧操作量として出力する(ステップS10)。すなわち、スリップ率が最適スリップ率より小さい間は、ブレーキペダル操作に合わせてブレーキ油圧制御を行い、スリップ率が最適スリップ率を超えた場合は、最適スリップ率になるようにブレーキ油圧を制御する。
最適スリップ率は車輪ごとに異なっている。また、操舵輪の場合は、制動距離を短くするだけでなく、操舵性能を維持することが必要なので、非操舵輪とは最適スリップ率が異なる。そこで、本実施の形態では、車輪ごとに最適スリップ率を設定している。
また、ブレーキ油圧とブレーキ力の特性はブレーキの種類と大きさによって異なり、前輪と後輪ではブレーキ油圧の制御が異なるのが普通である。前輪と後輪では、たとえば前輪がディスクブレーキ、後輪がドラムブレーキのように、ブレーキの種類が異なる場合もある。車両が旋回中の場合は、内輪と外輪とでは荷重も車輪速度も異なり、ブレーキ操作力を変える必要がある。さらに、道路の片側に雪が残っていたり、部分的に凍結しているなど、車両の左右で路面の状態が異なる場合がある。したがって、ブレーキ油圧制御は車輪ごとに行われる。
つぎに、本発明におけるドップラーシフト周波数を利用して、車体速度を正確に検出することの効果を示す比較例について説明する。図4は、ドップラーシフト周波数から算出した速度と、従来のGPS位置情報から算出した速度との比較の一例を示すグラフである。
図4に示す例では、ほぼ一定の速度(約1.5m/s)で車両を走行させ、ドップラーシフト周波数から算出した速度と、GPS位置情報から算出した速度をプロットした。GPS受信機6にはレースロジック社製のVBOXを使用し、サンプリング周期は50msecである。
図4に示されるように、GPS位置情報から算出された速度は1m/sから8m/sまで変動しているが、ドップラーシフト周波数から算出した速度は、ほぼ一定の値で変動が極めて小さく、実際の速度に合っている。従来のGPS位置情報から算出された速度を用いて、スリップ率を求めると、実際の速度より大きい速度として検出された範囲(図4では位置情報による速度が1.5m/sを超えている場合)では、スリップ率が実際よりも大きく評価されるので、ブレーキ力が緩められる。その結果、ブレーキとタイヤの性能を引き出せず、制動距離が長くなってしまう。また、実際の速度より小さい速度として検出された範囲(図4では位置情報による速度が1.5m/s未満の場合)では、スリップ率が小さく評価されるので、ブレーキ力は緩められず、車輪がロックすることがある。その結果、操舵不能になったり、制動距離が長くなったりすることが起こりうるのである。
図4の比較例のように、車両(GPS受信機6)の移動速度が小さい場合は、ドップラーシフト周波数の誤差が相対的に大きくなるので、ドップラーシフト周波数から算出した速度は誤差が相対的に大きくなるはずである。したがって、比較例より大きい速度では、精度の差は拡大し、ドップラーシフト周波数から算出した速度は、従来のGPS位置情報から算出した速度より精度が高く、本発明の効果があるといえる。
また、実施の形態1では油圧制御ブレーキについて記載したが、本発明は油圧制御ブレーキに限定されるものではなく、機械式ブレーキ、空気式ブレーキ、電気式ブレーキにも適用できる。
なお、前記実施の形態1においては、4輪車両を例として述べたが、本発明のアンチロックブレーキ制御は、4輪車両に限定されるものではなく、軽自動車、3輪車両、トラック、バス、トレーラなど、ブレーキを有するあらゆる車両に適用することができる。
1 速度検出手段
2 制御ユニット
3 油圧制御バルブ
4 モータ
5 アクチュエータ
6 GPS受信機
7 加速度センサー
8 ブレーキペダル操作値検出器
2 制御ユニット
3 油圧制御バルブ
4 モータ
5 アクチュエータ
6 GPS受信機
7 加速度センサー
8 ブレーキペダル操作値検出器
Claims (3)
- 車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る車輪速度検出手段と、
複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報を検出する受信機と、
該ドップラーシフト周波数を含むGPS情報から前記車両の速度を算出する車両速度演算手段と、
前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
前記スリップ率に基づいて、前記車両の各車輪に対する制動力を制御する車両用アンチロックブレーキ制御装置。 - 車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る工程と、
複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報を検出する工程と、
該ドップラーシフト周波数を含むGPS情報から前記車両の速度を算出する工程と、
前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算する工程と、を有し、
前記スリップ率に基づいて、前記車両の各車輪に対する制動力を制御する車両用アンチロックブレーキ制御方法。 - 車両に装着された車輪のスリップ率に基づいて、前記車両のアンチロックブレーキ制御を行うためにコンピュータを、
車両に装着された車輪の回転速度を検出して車輪速度を得る車輪速度検出手段と、
複数のGPS衛星から受信する電波のドップラーシフト周波数を含むGPS情報から、前記車両の速度を算出する車両速度演算手段と、
前記車輪速度と前記車両速度から各車輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
該スリップ率に基づいて前記各車輪に対する制動力を制御する手段として機能させるアンチロックブレーキ制御プログラム。
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