JP2006502032A - 自動車用ブレーキ装置及びブレーキアクチュエータのための減速度設定値作成方法 - Google Patents

Abstract

この自動車用ブレーキ装置は、ブレーキアクチュエータと中央計算機を
含んでなり、中央計算機は、自動車のブレーキペダルの操作から生じたブレーキ
ング設定値を元にして減速度設定値を作成するための手段（２０）を有し、減速
度設定値に基づいて自動車の減速度を制御する。中央計算機は、自動車の加速度
設定値の微分値と、自動車の速度と、自動車が停止するまでに到達するべき最終
減速度設定値とに基づいて、緩和減速度設定値を計算するための手段（１８）を
有し、上記減速度設定値は、緩和減速度設定値とブレーキング設定値のうちの最
小値で構成される。

Description

本発明は、自動車用ブレーキ装置に関する。
特に本発明は、自動車のブレーキアクチュエータに適用するための、減速度設
定値すなわち減速度制御値の作成に関する。

周知のように、自動車の運転者は、自動車を停止させようするとき、搭乗者に
不快な、衝撃を伴った停止が生じることを回避するために、停止に近づくにつれ
て、通常、ブレーキペダルに加える力の調整を行う。この衝撃を伴った停止は、
ブレーキング中の大きな負の値を有する加速度と、停止時のゼロである加速度と
の差に起因する。
従って、衝撃を伴った停止の問題を回避するために、運転者は、自動車の停止
直前に、ブレーキペダルに加えられる圧力を多かれ少なかれ漸進的に弛めて、ブ
レーキペダルに加えられる圧力を調整する必要がある。
ブレーキペダルに加える力の調整は、ブレーキディスクに加えられるブレーキ
力の大きさと、ペダルの行程を得られる制動に関連づける法則と、自動車の速度
とに依存する。従って、運転者は、その自動車をよく知り、その自動車を快適に
停止させることに充分集中しなければならない。

上述したことに鑑み、本発明が達成することを目指す目的は、運転者側の特別
な行為を必要とすることなく、自動車が完全に停止するまでの間に、自動車の搭
乗者が感じる不快な衝撃を伴った停止を回避することを可能にする、自動車用ブ
レーキ装置及びブレーキアクチュエータのための減速度設定値作成方法を提供す
ることにある。

このため、本発明によれば、ブレーキアクチュエータと中央計算機を含んでな
り、上記中央計算機は、自動車のブレーキペダルの操作から生じたブレーキング
設定値を元にして減速度設定値を作成するための手段を有し、上記減速度設定値
に基づいて上記自動車の減速度を制御する、自動車用ブレーキ装置が提供される。

上記ブレーキ装置の全般的な特徴によれば、上記中央計算機は、上記自動車の
加速度設定値の微分値と、上記自動車の速度と、上記自動車が停止するまでに到
達するべき最終減速度設定値とに基づいて、緩和減速度設定値を計算するための
手段を有し、上記減速度設定値は、上記緩和減速度設定値と上記ブレーキング設
定値のうちの最小値で構成される。

従って、自動車の運転者は、自動車を止める際に支援され、従って、ブレーキ
装置が、到達するべき最終減速度設定値に相当する減速度が得られる迄、ブレー
キ力の自動的且つ漸進的な減少の確保を担当するので、ブレーキングを調整する
ことを要しない。

その上、ペダルを大きく踏み込むと、ブレーキ力の増加と、ブレーキ力の弛緩
の減少がもたらされるので、運転者は、自動車のブレーキの支配を持続すること
ができる。さらに、最終減速度が本発明によるブレーキ装置の調整パラメータを
構成することができるので、停止時の最終的な衝撃の大きさを抑制することがで
きる。

さらに、ブレーキングの緩和は、ブレーキングの緊急性に依存する。ブレーキ
装置のパラメータは、走行状態に依存し、緊急時には、装置をブレーキングに干
渉しないように制止することができる。

本発明の他の１つの特徴によれば、上記緩和減速度設定値γａは、次式：

ここに：
γｆは、上記最終減速度設定値であり、
Ｖは、上記自動車の速度であり、
Ｗは、上記自動車の加速度設定値の微分値である、
に従って作成される。

本発明の更に他の１つの特徴によれば、上記中央計算機は、次式:

ここに、γｃは、上記ブレーキング設定値である、
によって、緩和減速度設定値の適用から生じた上記自動車の停止距離の増分Ｘを
得ることを可能にする、上記自動車の加速度設定値の微分値Ｗの計算手段を有す
る。

有利な実施の形態によれば、上記中央計算機は、ブレーキペダルに対する操作
から直接作られる減速度成分と、上記自動車の上記減速度に影響を及ぼす可能性
がある外的な擾乱成分とを考慮に入れる手段を更に有し、上記減速度成分と上記
外的な擾乱成分の和が上記ブレーキング指令値を構成する。

ブレーキング及び特に最終減速度迄の自動車の減速度の減少に影響を及ぼすあ
らゆるタイプの擾乱、就中斜面における自動車の走行から生じる擾乱を考慮に入
れることも可能である。

この擾乱は、センサから供給されるか、あるいはブレーキ装置のモデル化に基
づいて擾乱成分を推定することに適した手段から生じた値に基づいて計算するこ
とができる。

本発明によれば、上記に明示したようなブレーキ装置によって実行される、自
動車のブレーキアクチュエータのための減速度設定値作成方法も提案される。
この方法は：
−上記自動車のブレーキペダルの操作から生じたブレーキング設定値と、緩和
減速度設定値の適用から生じる上記自動車の停止距離の増分と、上記自動車が停
止するまでに到達するべき最終減速度設定値から、上記自動車の加速度設定値の
微分値を計算する段階と、
−上記加速度設定値の微分値の計算値と、上記最終減速度設定値と、上記自動
車の速度から、上記緩和減速度設定値を計算する段階と、
−上記緩和減速度設定値と、上記自動車のブレーキペダルの操作から生じた上
記ブレーキング設定値とのうちの最小値を決定し、決定された上記最小値に基づ
いて上記減速度設定値が作成される段階と、
を含んでなることを特徴とする。

この方法の実施の形態によれば、上記加速度設定値の微分値の計算の前に、上
記ブレーキペダルに対する操作から直接作られる減速度設定値と、ブレーキング
に影響を及ぼす可能性がある擾乱から生じる減速度成分との和の計算によって、
上記ブレーキング設定値を計算する。

この方法の他の１つの実施の形態によれば、上記加速度設定値の微分値の計算
の前に、上記最終減速度設定値と上記減速度成分のうちの最大値を抽出して、抽
出された上記最大値によって、上記最終減速度設定値を置き換える。

この方法の更に他の１つの実施の形態によれば、上記緩和減速度設定値と上記
ブレーキング設定値とのうちの最小値を決定する段階の後で、上記最小値と、上
記ブレーキングに影響を及ぼす可能性がある擾乱から生じる上記減速度成分との
和によって、ブレーキング指令値を計算する。

本発明のその他の目的、特徴及び利点は、非限定的な例としてのみ与えられ、
添付図面が参照される、以下の説明を読むことによって明らかとなるであろう。
これらの図面において、
図１は、自動車用のブレーキ装置の全体構造を示し、
図２は、本発明に適合する自動車のブレーキ装置の全体構造に関する原理の概
要図であり、
図３は、自動車の運転者によって加えられる異なるブレーキング設定値に対す
る自動車の減速度設定値の変化を、速度の関数として示す曲線を示し、
図４は、本発明に適合する減速度設定値の作成方法の、主要な段階を示す流れ
図であり、
図５は、自動車のブレーキアクチュエータに加えられる減速度設定値の変化を
時間の関数として示す曲線であり、
図６は、本発明による方法の、擾乱の存在を考慮に入れた、実施の１変形を示
す流れ図であり、
図７は、他の１つの実施の形態による、装置のモデル化に基づいて擾乱成分を
決めるのに適した、本発明に適合するブレーキ装置のソフトウエアの構造を示す。

図１に、自動車のブレーキ装置を示した。
この図において、参照符号１０は、自動車に搭載された中央計算機を示し、参
照符号１２は、自動車の４つのブレーキアクチュエータを示す。
このブレーキ装置は、例えば参照符号１４で示すような、自動車の車輪の速度
の１組のセンサと、自動車のブレーキペダルの位置のセンサ１６とを有する。
中央計算機１０は、自動車の減速度を制御するように、センサ１６から発生さ
れるブレーキペダルの位置に基づいて作成されるブレーキング設定値から、減速
度設定値を作成することを可能にするソフトウエア手段を組み込んでいる。
より詳細には、自動車が完全に停止する際に現われる可能性があるあらゆる衝
撃を伴った停止を回避し、更に制限する目的で、中央計算機１０は、このような
目的を達成するために充分に小さい最終減速度レベルまで、時間の関数として減
少する緩和減速度設定値を計算する手段を組み込んでいる。
従って、自動車のブレーキアクチュエータ１２に適用される減速度設定値は、
ブレーキペダルへのブレーキ力の適用から生じる減速度設定値（ブレーキング設
定値）と、このようにして計算された減速度設定値との間の最小値からなる。

図２に、一方では緩和減速度設定値γａの計算を、他方ではブレーキアクチュ
エータへ適用されるための減速度設定値Ｃの作成を可能にする、中央計算機１０
のソフトウエアのアーキテクチャの構成を表わす全般概要図を示した。
この図に見るように、中央計算機１０は、第１ソフトウエアモジュール１８を
組み入れている。第１ソフトウエアモジュール１８は、一方では、運転者によっ
て加えられるブレーキング設定値γｃと、自動車の速度Ｖと、選択的に自動車の
擾乱δとから、他方では、緩和減速度なしのブレーキングに対する停止距離の増
分Ｘと、ブレーキング時の衝撃を伴った停止を回避または制限するための自動車
の完全な停止までに得るべき最終減速度の値である最終減速度設定値γｆとによ
って構成される、調節可能なパラメータから、緩和減速度設定値γａを計算する
ためのものである。

さらに、中央計算機１０は、第２ソフトウエアモジュール２０を組み入れてい
る。第２ソフトウエアモジュール２０は、緩和設定値γａとブレーキング設定値
γｃとのうちの最小値を決定することによって、ブレーキ制御値である減速度設
定値Ｃを計算するためのものである。
緩和減速度設定値の計算については、第１ソフトウエアモジュール１８は、こ
の緩和減速度設定値γａを、最終減速度設定値とジャーク（ｊｅｒｋ）すなわち
自動車の加速度設定値の微分値Ｗから、次式：

に基づいて計算する。

ジャークは、次式：

に基づいて計算する。

これらの計算は、運転者によって要求された減速度に基づいて、Ｘに等しい停
止距離の増大を保証しながら、最終減速度設定値γｆを伴って自動車を停止させ
る、減速度のパターンを作成することを可能にする。

従って、もしγｃが増加すると、基準停止距離が減少し、緩和減速度設定値が
直ちに増大されるので、運転者は、ブレーキングの支配を持続する。

実際、図３に、運転者によって加えられる異なるブレーキング設定値γｃに対
する緩和減速度設定値γａの変化を、自動車の速度Ｖの関数として示した。

さて、図４を参照して、自動車のブレーキアクチュエータ１２に加えるための、
減速度設定値の作成方法の主要な段階を説明する。
本方法の第１段階２２の間に、中央計算機１０は、センサ１６から発生される
ブレーキペダルの位置Ｐの基づいて、自動車の運転者によって加えられたブレー
キング設定値γｃを作成する。
次の段階２４の際に、中央計算機１０は、運転者によって加えられたブレーキ
ング設定値が、最終減速度設定値よりも小さいか否かを決定するために、このよ
うにして計算されたブレーキング設定値γｃと最終減速度設定値γｆとの比較を
行う。
運転者によって加えられたブレーキング設定値が、最終減速度設定値よりも小
さいなら、減速度設定値Ｃはブレーキング設定値γｃで構成される（段階２６）。

反対に、運転者によって加えられたブレーキング設定値が、最終減速度設定値
よりも大きいなら、次の段階２８の間に、中央計算機１０は、緩和減速度設定値
と減速度設定値Ｃの計算を行う。
これを実行するために、次の段階３０の際に、中央計算機１０は、ブレーキン
グ設定値γｃと、得るべき停止距離の増分と、得るべき最終減速度設定値γｆと
から、上述の（２）式を用いて、ジャーク（加速度設定値の微分値）Ｗの計算を
行う。
次の段階３２の際には、中央計算機１０は、上述の（１）式に従って、緩和減
速度設定値γａの計算を行う。ブレーキング設定値γｃと緩和減速度設定値γａ
のうちの最小値が減速度設定値Ｃとして用いられる。
図５に見られるように、このようにして得られた減速度設定値Ｃは、ブレーキ
ング時におけるあらゆる衝撃を伴った停止を完全に回避することを可能にする最
終減速度設定値γｆ迄、ｔ_０からｔ_ｒまで、時間とともに減少する。

さて図６を参照すると、本発明による方法の他の実施の形態によれば、坂にお
ける自動車の走行のような、自動車の減速度に影響を及ぼす可能性のある擾乱を
考慮に入れることも可能である。先ず始めに、勾配δの値は、適当なセンサを用
いて測定されるパラメータであるとみなす。上り坂の勾配は、自動車の負の加速
に貢献するので、この勾配δは上り坂で慣習上負である。
坂が存在すると、減速度は、加えられるブレーキングによる減速度には等しく
なく、ブレーキングによる減速度と勾配による減速度との和であるので、先の計
算は見直されなければならない。
従ってこの場合には、中央計算機１０は、自動車のブレーキペダルの位置Ｐに
基づいてブレーキング設定値ψｃを計算する段階３４を実行した後で、ブレーキ
ング設定値として、このように計算されたブレーキング設定値ψｃと勾配δとの
差、γｃ＝ψｃ−δを計算する。
次の段階３６の際には、中央計算機１０は、このようにして準備されたブレー
キング設定値γｃと、勾配と最終減速度設定値のうちの大きい方の値との比較を
行う。
実際、最終減速度設定値は自由に加えることはできない。上り坂においては、
最終減速度設定値は勾配による減速度を下回ることはできない。
従って、γｃがｍａｘ（−δ，γｆ）よりも小さい場合には、減速度設定値Ｃ
は、運転者によって加えられるブレーキング設定値ψｃによって構成される。
γｃがｍａｘ（−δ，γｆ）よりも小さくない場合には、次の段階３８の際に、
中央計算機１０は、一方では、運転者によって加えられたブレーキング設定値γ
ｃと、勾配と最終減速度設定値の大きい方から構成される最終減速度と、得るべ
き停止距離の増分Ｘとから、ジャークＷの計算を実行し（段階４０）、他方では、
このようにして計算されたジャークＷと自動車の速度Ｖとから、緩和減速度設定
値γａの計算を行う（段階４２）。
次の段階４４の際には、先に言及した実施例におけるように、減速度設定値γ
を作成するために、緩和減速度設定値γａとブレーキング設定値γｃとのうちの
小さい方が選別され、次いで、次の段階４６の際に、先に計算された減速度設定
値γと勾配δとを加算して、用いるべき減速度設定値Ｃが計算される。

上述の記載においては、自動車には、自動車の減速度における擾乱成分、特に
勾配を決めることを可能にするセンサが設けられているとみなした。
このようなセンサがない場合には、この擾乱成分は、自動車のブレーキ装置の
モデル化に基づいて推定することができる。
この実施の形態による中央計算機１０のソフトウエアの構造を図７に示す。
この場合、中央計算機１０は、観測装置４８を組み入れる。観測装置４８は、
ブレーキ装置のモデルを有し、ブレーキング中における速度と擾乱を、自動車の
速度Ｖの測定値とアクチュエータへ与えられる制御Ｋに基づいて推定する。
このようにして、観測装置４８は、緩和減速度設定値γａを計算する第１ソフ
トウエアモジュール１８へ、運転者によって加えられたブレーキング設定値γｃ
の値、得るべき制動距離の増分Ｘ、及び得るべき最終減速度設定値γｆと共に、
この緩和減速度設定値γａの計算を可能にする

を送出する。緩和減速度設定値γａは、先に示したように、減速度設定値Ｃを作
り出すために第２ソフトウエアモジュール２０によって使用される。
観測装置４８は、

を、次の状態方程式：

に基づいて計算する。ここに、Ｆ（ｕ）は、ブレーキアクチュエータへ適用され
るブレーキ力を示す。
このように、観測装置は状態形式で：

と書かれる。

自動車用のブレーキ装置の全体構造を示す図である。 本発明に適合する自動車のブレーキ装置の全体構造に関する原理の概要図である。 自動車の運転者によって加えられる異なるブレーキング設定値に対する自動車の減速度の変化を、速度の関数として示す曲線のグラフである。 本発明に適合する減速度設定値の作成方法の、主要な段階を示す流れ図である。 自動車のブレーキアクチュエータに加えられる減速度設定値の変化を時間の関数として示す曲線グラフである。 本発明による方法の、擾乱の存在を考慮に入れた、実施の１変形を示す流れ図である。 他の１つの実施の形態による、装置のモデル化に基づいて擾乱成分を決めるのに適した、本発明に適合するブレーキ装置のソフトウエアの構造を示す図である。

Claims (10)

1. ブレーキアクチュエータ（１２）と中央計算機（１０）を含んでなり、上記中
   央計算機（１０）は、自動車のブレーキペダルの操作から生じたブレーキング設
   定値を元にして減速度設定値を作成するための手段を有し、上記減速度設定値に
   基づいて上記自動車の減速度を制御する、自動車用ブレーキ装置において、上記
   中央計算機（１０）は、上記自動車の加速度設定値の微分値（Ｗ）と、上記自動
   車の速度（Ｖ）と、上記自動車が停止するまでに到達するべき最終減速度設定値
   （γｆ）とに基づいて、緩和減速度設定値（γａ）を計算するための手段を有し、
   上記減速度設定値（Ｃ）は、上記緩和減速度設定値（γａ）と上記ブレーキング
   設定値（γｃ）のうちの最小値で構成されることを特徴とする、自動車用ブレー
   キ装置。
2. 上記緩和減速度設定値γａは、次式：
   

   

   ここに：
   γｆは、上記最終減速度設定値であり、
   Ｖは、上記自動車の速度であり、
   Ｗは、上記自動車の加速度設定値の微分値である、
   に従って作成されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用ブレーキ装置。
   
3. 上記中央計算機（１０）は、次式:
   

   

   ここに、γｃは、上記ブレーキング設定値である、
   によって、緩和減速度設定値の適用から生じた上記自動車の停止距離の増分Ｘを
   得ることを可能にする、上記自動車の加速度設定値の微分値Ｗの計算手段を有す
   ることを特徴とする、請求項２に記載の自動車用ブレーキ装置。
4. 上記中央計算機（１０）は、ブレーキペダルに対する操作から直接作られる減
   速度成分と、上記自動車の上記減速度に影響を及ぼす可能性がある外的な擾乱成
   分とを考慮に入れる手段を更に有し、上記減速度成分と上記外的な擾乱成分の和
   が上記ブレーキング設定値を構成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
   か１つに記載の自動車用ブレーキ装置。
5. 上記外的な擾乱成分は、上記自動車の斜面における走行から生じる減速度成分
   であることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用ブレーキ装置。
6. 上記中央計算機（１０）は、上記ブレーキ装置のモデル化に基づいて上記擾乱
   成分を推定する手段を更に有することを特徴とする、請求項４または５に記載の
   自動車用ブレーキ装置。
7. −上記自動車のブレーキペダルの操作から生じたブレーキング設定値と、緩和
   減速度設定値（γａ）の適用から生じる上記自動車の停止距離の増分（Ｘ）と、
   上記自動車が停止するまでに到達するべき最終減速度設定値（γｆ）から、上記
   自動車の加速度設定値の微分値（Ｗ）を計算する段階と、
   −上記加速度設定値の微分値の計算値と、上記最終減速度設定値（γｆ）と、
   上記自動車の速度から、上記緩和減速度設定値（γａ）を計算する段階と、
   −上記緩和減速度設定値（γａ）と、上記自動車のブレーキペダルの操作から
   生じた上記ブレーキング設定値（γｃ）とのうちの最小値を決定し、決定された
   上記最小値に基づいて上記減速度設定値（Ｃ）が作成される段階と、
   を含んでなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動車
   用ブレーキ装置によって実行される、自動車のブレーキアクチュエータのための
   減速度設定値作成方法。
8. 上記加速度設定値の微分値の計算の前に、上記ブレーキペダルに対する操作か
   ら直接作られる減速度設定値と、ブレーキングに影響を及ぼす可能性がある擾乱
   から生じる減速度成分との和の計算によって、上記ブレーキング設定値を計算す
   ることを特徴とする、請求項７に記載の自動車のブレーキアクチュエータのため
   の減速度設定値作成方法。
9. 上記加速度設定値の微分値の計算の前に、上記最終減速度設定値と上記減速度
   成分とのうちの最大値を抽出して、抽出された上記最大値によって、上記最終減
   速度設定値を置き換えることを特徴とする、請求項８に記載の自動車のブレーキ
   アクチュエータのための減速度設定値作成方法。
10. 上記緩和減速度設定値と上記ブレーキング設定値とのうちの最小値を決定する
    段階の後で、上記最小値と、上記ブレーキングに影響を及ぼす可能性がある擾乱
    から生じる上記減速度成分との和によって、上記減速度設定値を計算することを
    特徴とする、請求項９に記載の自動車のブレーキアクチュエータのための減速度
    設定値作成方法。

Images