JP2008506583A - 車輪に掛かる荷重に比例する動力を利用して車両用ブレーキを制御する方法 - Google Patents

Abstract

車両のブレーキを制御する方法及び該方法を実行するシステムである。この方法及びシステムにおいて、個々の車輪のスリップ率が算出され、個々の車輪に掛かる荷重が決定される。個々の車輪に掛かる決定した荷重に基づいて第１ブレーキライン補正係数が算出される。算出したスリップ率に基づいて第２ブレーキライン補正係数が算出される。車両にブレーキを掛けた際に個々の車輪のキャリパに供給される圧力を調節するために、第１ブレーキライン補正係数と第２ブレーキライン補正係数とが利用される。

Description

本発明は、車輪に掛かる荷重に比例する動力を利用して車両用ブレーキを制御する方法に関する。

ブレーキを掛けた際に車輪に掛かる荷重は前方に移動し、この移動によって後輪は、該ブレーキが急ブレーキの場合は特に早くロックしてしまい、結果として、車両の停止距離が著しく短くなるだけでなく、車両が不安定になる可能性がある。ブレーキ性能の観点から、車輪のスリップ率は、ABS（アンチロック・ブレーキ・システム）の動作の場合のように、ブレーキ力がピークのときのスリップ率、或いは、ブレーキ力が安定した範囲内にあるときのスリップ率に維持されることが必要である。しかし、ブレーキを掛けると、車輪間において移動する荷重の量が多大となり、結果として、車両が不安定になるだけでなく、ハンドリング性能及びブレーキ性能が著しく低下する。車両の動的応答及び性能を安定させるために、理想としては、車輪に掛かる荷重の変化による衝撃を除去したり、衝撃に対して補償を行う必要がある。

ブレーキ性能を高めて車両の方向性を安定させるブレーキ制御の分野において、ブレーキ制御システムは、通常、フィードバック系の制御システムである。このシステムは、検知された車両のスリップ状態に応じて個々のホイールシリンダーの圧力を調整する。図１は従来のABS１０を示している。ABS１０は、マスタシリンダ１２と、ブレーキキャリパ１４と、車輪速度センサ１６と、ABSコントローラ１８と、圧力モジュレータ又はバルブ２０と、を備えている。マスタシリンダ１２は、加圧流体を圧力モジュレータ又はバルブ２０に供給する。圧力モジュレータ又はバルブ２０は、通常時には、圧力流体をブレーキキャリパ１４に通す。該ブレーキキャリパ１４は閉じてブレーキディスク２２に押さえ付けられ、対応する車輪は減速する。車輪速度センサ１６は、車輪速度信号をABSコントローラ１８に供給し、該コントローラ１８は、車輪のロック状態を示す急激な減速に備えて、車輪速度信号を監視する。この急激な減速が検知されると、ABSコントローラ１８は、圧力モジュレータ２０を起動させて第２の位置まで移動させる。この第２位置において、ブレーキキャリパ１４に掛かる圧力は低下する。圧力モジュレータ２０は、ABSコントローラ１８が車輪の加速を検知するまで、第２の位置にある。ABSコントローラ１８が車輪の加速を検知したとき、圧力モジュレータ２０は第１の位置に向かって移動する。ABSコントローラ１８は、圧力モジュレータ２０を第１の位置と第２位置との間を毎秒数回移動させることができる（或いはABSコントローラ１８は、圧力モジュレータ２０を第１の位置と第２の位置との間にある複数の地点間において毎秒数回移動させることができる）。

アンチロック・ブレーキ・システムにおいて、個々の車輪に掛かる荷重は、該荷重が車輪のスリップ状態に及ぼす影響によってでしか認識されない。従って、個々のブレーキライン圧の制御は、対応する車輪に掛かる荷重の変化には直接関係しておらず、車輪のスリップ状態の変化のみに関係している。その結果、コントローラは、ホイールシリンダ内での円滑な加圧及び補償を正確に且つ迅速に行うことに関しては、限界がある。

車輪に掛かる荷重の衝撃を直接考慮した車両用ブレーキ装置及びブレーキ制御方法の改良が望まれている。

周知のブレーキコントローラは、車輪のスリップに基づくフィードバック制御動作を行うように通常は設計されている。しかし、車輪に掛かる荷重の変化が車輪のスリップ率に及ぼす間接的な効果に対して応じるのではなく、車輪に掛かる荷重の変化に対して直接応じて個々のライン圧を調節する機能を備えるブレーキコントローラは未だ当業界には存在しない。

車輪に掛かる荷重の情報は制御されたサスペンションシステムから得られ、該情報は、車輪に掛かる動荷重の影響を直接受ける乗り心地、ハンドリング、及びブレーキ等の車両の動的反応の各種特徴を改善するのに有効である。特に、車両のピッチング運動及びローリング運動は、車輪のホップ運動等の単純な個々の車輪の運動とは対称的に、車輪に掛かる動荷重の影響を受ける。本発明は、制御されたサスペンションから得られる車輪に掛かる荷重の情報を利用して、動的なブレーキ調節を行う方法に関する。

好適なブレーキシステムにおいて、個々の車輪に掛かる荷重を決定できる制御されたサスペンションシステムは制御論理素子と組み合わされている。該制御論理素子は、決定された荷重を、個々のブレーキライン内の圧力を調節するための信号に変換する。これらの部品は、アンチ・ロック・ブレーキシステムの部品と組み合わされている。換言すれば、本発明は、ブレーキライン圧のフィードフォワード制御と、ABSシステムのフィードバック制御と、を組み合わせている。

本発明を実施する好適な方法において、車両のブレーキは、個々の車輪のスリップ率を算出することと、個々の車輪に掛かる荷重を決定することと、決定した荷重に基づいてブレーキライン補正係数を算出することと、算出したスリップ率に基づいてブレーキライン補正係数を算出することと、ブレーキを掛ける際にブレーキキャリパに掛かる圧力を調節するために、算出した２つの補正係数を利用することと、によって制御される。

本発明の上記及びその他の特徴を添付の図面を参照して詳細に説明する。

新規なブレーキの概念は、車輪に掛かる荷重の変化に対して補償を行うことができる。この補償は、既存のブレーキ制御モジュールと、ダイナミック・ロード・プロポーション・コントローラと、の組み合わせによって可能である。ダイナミック・ロード・プロポーション・コントローラは、車輪に掛かる荷重の変化に直接基づいて個々のライン圧を調節することができる。これに関しては以下で詳細に説明する。

本発明は、車輪に掛かる荷重の変化に応じてライン圧の変更（すなわち、ブレーキ力の増加或いは減少）を求める機能をブレーキモジュレータが備えるようにするために、フィードフォワード・ダイナミック・ロード・プロポーション・コントローラ(DLPC)と、車輪のスリップに基づくフィードバックコントローラと、を組み合わせている。

図２は、車輪のスリップに基づくフィードバック制御と組み合わせたダイナミック・ロード・プロポーション・コントロール３０の基本的な機能を示している。ABSに関する前述の部品に加えて、制御可能なサスペンション３２と、ダイナミック・ロード・プロポーション・コントローラ(DLPC)３４と、ラインプレッシャー・インテグレータ３６とが本発明の新規なシステムの一部を構成している。

制御可能なサスペンション３２は、運転中の車両の個々の車輪に掛かる荷重を決定或いは算出する。制御可能なサスペンション３２は、制御の効かないスプリング力を提供する部品と組み合わさっている可変減衰制御装置を備えていることが好ましい。車輪に掛かる荷重は、荷重センサを使用して測定することによって得られるか、或いは、能動負荷又はサスペンションの部品を介して測定することによって得られる。各種の能動負荷或いはサスペンションの部品は当業界では周知であるので、詳細な説明は省略する。本発明は、個々の車輪に掛かる荷重の変化に対応或いはその荷重の変化を予測してブレーキを調節するために、上記の周知のサスペンション部品或いはその周知のサスペンション部品に開発が施されたサスペンション部品から得られた測定値或いは検知値を利用するように設計されている。更に、本発明の制御システムは、サスペンションの部品から提供される生のデータから更なる算出を行って荷重のデータを望ましい形態で提供することができる。

DLPC３４は、車輪に掛かる決定した荷重を受け、ブレーキライン補正係数を直接生成する。従って、この補正係数を求めるために、車輪のスリップ率の変化を算出する必要がない。サスペンション３２のサスペンション制御論理素子で算出或いは決定された４つの車輪に掛かる荷重はDLPC３４にフィードフォワードされ、車輪に掛かる荷重の力学的な大きさに基づいて適正なライン圧調整リクエストを生成する。該リクエストは、モジュレーション・ダイナミクス(modulation dynamics)を介してフィルター処理されて、ライン圧補償コマンドを生成し、その後、該ライン圧補償コマンドは、従来のブレーキモジュールが要求したライン圧補償コマンドと統合又は一体化する。

車両のブレーキ性能及び車両の動特性のその他の性能を調整するために、DLPC３４は多くの異なる伝達関数を使用できる。説明の便宜上、各車輪に対するDLPC３４は、次式のような、比例ゲインを有する標準的な２次伝達関数で単純に示される。

上式の２次フィルタ伝達関数において、Ｋ_PはPゲインを示しており、ω_n及びξは、それぞれ、固有振動数及び減衰率を示す。

上記の２次伝達関数の固有振動数及び減衰率は、迅速で円滑な過渡応答を行うために、車輪に掛かる荷重をフィルタ処理することを主眼として選択される。一方、Pゲインは、摩擦の利用性を向上させるために（即ち、ピーク時のブレーキ力或いは理想的な車輪のスリップ率を得るために）、ブレーキが掛かる際に車輪に掛かる荷重の変化を補償するように調整される。更に、フィルタパラメータである上記の固有振動数及び減衰率と、Pゲインとは、速度の変化、路面の変化、荷重の変化及びその他の車両の状態変化を反映するように決定されることも可能である。

ABSコントローラ１８は車輪速度を監視して、上述のように、制御信号を送る（ブレーキライン圧の変化によって個々の車輪のスリップ率の算出、測定、及び補償が行われる）。しかし、本発明において、ABSコントローラ１８からの信号とDLPC３４からの信号とは、ラインプレッシャー・インテグレータ３６によって、統合される。この統合された信号は圧力モジュレータ２０aに供給される。そして、この統合された信号は、ブレーキキャリパを介して掛けられるブレーキ圧を調節又は調整するために使用される。典型的なABSモジュレータにおいて、キャリパに供給されるブレーキ圧は、マスタシリンダのみによって供給される圧力と等しいかある程度だけ低い。この典型的なABSモジュレータとは対照的に、本発明においては、測定された荷重から生成されたブレーキライン調整係数は、個々のキャリパに供給される調整された圧力を、マスタシリンダのみによって発生した圧力よりも高い圧力にすることができる。この場合、必然的に、ポンプ或いは圧力リザーバ（図示せず）等の部品が更に必要になる。或いは、本発明においては、より低い圧力を要するラインから得られる圧力を、より高い圧力を要するラインに再分配することができる。この場合もまた、更なる部品（図示せず）を必要とすることがある。

車輪のスリップに基づいてブレーキトルクを調整することがフィードバック制御の典型である。個々の車輪のブレーキに掛かるトルクの変化は、車輪のスリップに直接影響を及ぼし、この影響は、後に行われる車輪のスリップ率の測定の際に発覚する。これとは反対に、車両に掛かる荷重に基づいて行うブレーキトルクの調整はフィードフォワード制御を採用している。荷重の変化が車輪のスリップに影響を及ぼす前に、荷重の変化を測定できる。そして、実験によって決定或いは算出された関連事項に基づいて、ブレーキライン圧を変化させて、予期される影響に対する補償を行う。従って、本発明のブレーキシステムは、反応性システムではなく予見能動性システムであり、より円滑なブレーキ反応を提供する。

本発明のシステムは、周知のABSシステムを利用するシステムとして説明されているが、ライン圧の調節が可能なものであればいかなるタイプのシステムでも本発明のシステムに使用可能である。ラインプレッシャー・インテグレータ３６において、DLPC３４とABSコントローラ１８とにおいて発生したブレーキライン圧信号は、線形合成されることが好ましいが、比例合成されるようにしてもよい。

以上、特定の好適な実施例及びその変形例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。特許請求の範囲に記載された範囲内において均等物であれば本発明の構成要素及び方法の各種組み合わせを多少変更できることは当業者には可能である。

周知の車両用アンチロック・ブレーキ・システムの概略図。 個々の車輪に掛かる荷重を利用して調節可能な車両用ブレーキシステムの概略図。

Claims (7)

1. 車両のブレーキを制御する方法であって、
   個々の車輪のスリップ率を算出する工程と、
   前記個々の車輪に掛かる荷重を決定する工程と、
   前記個々の車輪に掛かる前記決定した荷重に基づいて第１ブレーキライン補正係数を算出する工程と、
   前記算出したスリップ率に基づいて第２ブレーキライン補正係数を算出する工程と、
   前記車両にブレーキを掛けた際に前記個々の車輪のキャリパに供給される圧力を調節するために、前記第１ブレーキライン補正係数と前記第２ブレーキライン補正係数とを利用する工程と、
   から成る方法。
2. 前記圧力の調節は、前記圧力を上昇させて前記車両のマスタシリンダのみによって発生するしきい値よりも高い圧力にすること、又は、より小さいブレーキトルクを要する車輪から得られる圧力を、より大きいブレーキトルクを要する車輪に再分配することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記第１ブレーキライン補正係数を算出する前記工程は、前記車両の異なる複数の運転状態に基づく複数の異なるゲイン係数を利用することを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記第１ブレーキライン補正係数を算出する前記工程は、高い振動数の荷重変化を除去する少なくとも１つのフィルタ装置を利用することを含む請求項１に記載の方法。
5. 車両のブレーキを制御する方法であって、
   個々の車輪に掛かる荷重を決定することと、
   前記個々の車輪に掛かる前記決定した荷重に基づいてブレーキライン補正係数を算出することと、
   前記車両にブレーキを掛けた際に前記車両のマスタシリンダによって発生した圧力を調節するために、前記算出したブレーキライン補正係数を利用することと、
   から成る方法。
6. 前記個々の車輪に掛かる前記荷重の決定は、制御されたサスペンションにおける調整可能なダンパを流れる電流の測定を含む請求項５に記載の方法。
7. 車両のブレーキシステムであって、
   個々の車輪に掛かる動荷重を決定できる制御されたサスペンションシステムと、
   車輪速度センサシステムと、
   流体作動型ブレーキキャリパを備える複数のブレーキアセンブリと、
   前記ブレーキキャリパと流体連通しているマスタシリンダと、
   車輪に掛かる決定した荷重に基づいて第１ブレーキライン補正コマンドを発生させる第１コントローラと、
   車輪の算出したスリップ率に基づいて第２ブレーキライン補正コマンドを発生させる第２コントローラと、
   前記第１ブレーキライン補正コマンドと前記第２ブレーキライン補正コマンドとを合成するインテグレータと、
   前記マスタシリンダからの加圧流体を受け取り、前記インテグレータからの信号に基づいて前記加圧流体を調節し、前記調節した加圧流体を前記ブレーキキャリパに供給するモジュレータと、
   から成るシステム。

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