JP2008528374A - 車両の横滑り防止ブレーキ制御システムと制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールロックが発生しない車両の横滑り防止ブレーキ制御システムと制御方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、信号検出ユニットと電子制御ユニットを含む車両の横滑り防止ブレーキ制御システムであって、前記電子制御ユニットは、データ検出モジュール、データ処理モジュールおよびデータ制御モジュールを含み、前記データ検出モジュールは、前記信号検出ユニットのデータ検出を行ない、前記データ処理モジュールは、車輪のスリップ角と滑り率を計算し、前記データ制御モジュールは、異なるスリップ角の場合に、動力係数μのピーク値に対応する滑り率によって、滑り率閾値を設定し、且つ算出した滑り率と設定した滑り率閾値を比較して制御指令を出し、リアルタイムにＡＢＳ制御を行うことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は車両の横滑り防止ブレーキ制御システムと制御方法に係り、更に詳しくは、方向転換でブレーキをかける時に、車輪が地面の制動力を十分に利用して、完全なホイールロックを発生しない車両の横滑り防止ブレーキ制御システムと制御方法に関する。

現在の車両制御システムでは、車両の走行中にある瞬間のパラメーター、例えば車両のスリップ角、滑り率などを検出することによって、車両を有効的に制御することができる。従来より、車両の走行中のパラメーターの検出は全て各種車載センサーによるものであるが、ＧＰＳの広範な普及に伴い、ＧＰＳ技術を使用してセンサーを矯正し、車両の走行パラメーターを検出する技術もすでに広範に知られている。

ＵＳＰ ６６８１１８０は、二輪車両の模型に基づいてＧＰＳによって車両の車輪が横滑り或いは滑り回転するかどうかの判断する方法を提供している。このような方法を利用して車両のスリップ角をダイナミックに検出することができる。上記方法を採用している装置は、信号検出ユニットと電子制御ユニットを含む。上記信号検出ユニットは、車両スピードと位置信号の検出に用いるＧＰＳ、車両角速度信号の検出に用いるジャイロスコープ、車両加速度信号の検出に用いる加速度センサーを含んでいる。

上記電子制御ユニットは、信号検出ユニットデータの取得に用いるデータ検出モジュール、車両車輪のスリップ角の計算に用いるデータ処理モジュールを含む。
上記電子制御ユニットのデータ検出モジュールは、ＧＰＳによって車両のスピード信号と位置信号を検出して、ジャイロスコープによって角速度信号を検出し、加速度計によって加速度信号を検出し、それからデータ処理モジュールによって質量中心スピード、前後輪のｘ、ｙ方向のスピード、及び前後輪のスリップ角を算出する。

上記装置と方法を採用して、車両走行の瞬間のスリップ角を測量することができる。この設置と方法を採用して、車両が方向転換でブレーキをかける時のホイールロックを部分的に改善することができるが、一方、常に車輪が地面の制動力を十分に利用することができず、車両が方向転換する時に、制動距離の増加という問題を引き起こし、依然として常にホイールロックという問題が発生している。

本発明者は、ＵＳＰ ６６８１１８０に提示された方法では、車輪のスリップ角を算出し、更に滑り率を算出することはできるものの、この特許には、車両の横滑り防止ブレーキ制御を行なうためにスリップ角をどのように活用するかは開示されていないことを理解した。
現在の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム（ＡＢＳ）では、まず、一定の滑り率閾値を設定し、車両がブレーキをかける時に、リアルタイムで車両の方向転換する時のスリップ角を測定して、更に滑り率を算出し、滑り率と滑り率閾値の関係によって、ブレーキ装置に対して指令を出す。しかし、実際には、滑り率閾値はスリップ角の大きさと密接な関係を持っている。一定の滑り率閾値を設定すると、車両が方向転換するする時に車両の方向転換に必要な制動力を提供することができず、このような制御システムでは、ホイールロックという現象が発生する恐れがある。

現在の技術で、ＡＢＳ制御は二輪車両のモデルに基づいてパラメーターを推定しており、また、ＵＳＰ ６６８１１８０の方法も、二輪車両のモデルに基づいている。即ち、左右車輪に同じ制御方法が適用されている。しかし、車両が方向転換する時は、車両各輪のスリップ角は異なっており、前後の左右輪のスリップ角も異なっていると思われる。従って、この方法によると、車両の方向転換時にブレーキをかけると、ホイールロックを発生させることになる。
号公報

現在技術によるＡＢＳ制御では、車輪のスリップ角の違いにより滑り率閾値を変更することは考慮されていない。本発明のＡＢＳ制御システムでは、リアルタイムでスリップ角に基づいて滑り率閾値を設定し、変化する滑り率閾値と検出された滑り率を比較してＡＢＳ制御を行うようになっており、それによって現在のＡＢＳ制御システムのホイールロックという問題を解決している。

本発明の目的は、現在、車両が方向転換でブレーキをかける時に、車輪が地面の制動力を十分に利用することができない欠点と、ホイールロックが常に発生する欠点を克服して、方向転換でブレーキをかける時に、車輪が地面の制動力を十分に利用して、完全なホイールロックが発生しない車両の横滑り防止ブレーキ制御システムと制御方法を提供することである。
本発明の別の目的は、現在のシステムに採用されている二輪車両のモデルによるシステムでは、車両の方向転換時のホイールロックを防止できないことを考慮して、四輪車両モデルに基づいて、四輪車両各輪のスリップ角と滑り率を計算するの方法を提供することである。

本発明は、信号検出ユニットと電子制御ユニットを含む車両の横滑り防止ブレーキ制御システムであって、前記電子制御ユニットは、データ検出モジュール、データ処理モジュールおよびデータ制御モジュールを含み、前記データ検出モジュールは、前記信号検出ユニットのデータ検出を行ない、前記データ処理モジュールは、車輪のスリップ角と滑り率を計算し、前記データ制御モジュールは、異なるスリップ角の場合に、動力係数μのピーク値に対応する滑り率によって、滑り率閾値を設定し、且つ算出した滑り率と設定した滑り率閾値を比較して制御指令を出し、リアルタイムにＡＢＳ制御を行うことを特徴とする。

前記車両が四輪車両の場合、前記データ検出モジュールは、前記信号検出ユニットが検出した前記四輪車両のデータの検出に用いられ、前記データ処理モジュールは、前記四輪車両各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉの計算に用いられ、前記データ制御モジュールは、異なるスリップ角の場合に、動力係数μのピーク値に対応する滑り率Ｓ_ｉによって滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘを設定し、且つ算出した滑り率Ｓ_ｉと設定した滑り率閾値ｓ^ｍｉｎ及びｓ^ｍａｘを比較して制御指令を出し、リアルタイムでＡＢＳ制御を行うことを特徴とする。
ここで、α_ｉは_、第ｉ号車輪のスリップ角、Ｓ_ｉは第ｉ号車輪の滑り率、ｉは、１〜４の整数である。

前記信号検出ユニットは、車両の瞬間質量中心Ｖ_ｃｇ ^ＧＰＳの検出に用いられるＧＰＳと、車両の瞬間角速度の検出に用いられるジャイロスコープと、車両の瞬間加速度の検出に用いられる加速度計と、車両の瞬間の車輪回転速度ω_ｉの検出に用いられる車輪回転速度センサーと、車両の瞬間ハンドル角度の検出に用いられるハンドル角度センサーとを含み、前記ＧＰＳは車両の質量中心の垂直方向の車頂に設置され、前記データ処理モジュールは、前記質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳと角速度によって質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを計算するサブモジュールと、検出した質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳとスリップ角β^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを計算するサブモジュールと、検出した質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピード見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを計算するサブモジュールと、各輪の縦方向と横方向スピードＶ_ｉｘとＶ_ｉｙを計算するサブモジュールと、各輪のスリップ角α_ｉを計算するサブモジュールと、各輪の滑り率Ｓ_ｉを計算するサブモジュールと、を含むことを特徴とする。

前記質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを計算するサブモジュールは、ウィービングカルマンフィルタであり、前記質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを計算するサブモジュールは、（数１）（数２）によって計算され、

前記質量中心の縦方向と横方向スピード見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを計算するサブモジュールはスピードカルマンフィルタであり、各輪の縦方向と横方向スピードＶ_ｉｘとＶ_ｉｙを計算する前記サブモジュールは（数３）乃至（数１０）によって計算され、

ここで、δは車輪の転向角、 ｅはステアリングナックル回転軸からタイヤ面センターまでの距離、ｄ_２は質量中心からステアリングナックルまでの横方向距離、 ｌ_ｆ 、ｌ_ｒはそれぞれ質量中心から前軸と後軸までの距離である。
前記各輪のスリップ角α_ｉを計算する前記サブモジュールは、（数１１）乃至（数１４）によって計算され、

各輪の滑り率Ｓ_ｉを計算するサブモジュールは（数１５）によって計算されることを特徴とする。

前記データ制御モジュールは、ルックアップテーブルおよび、または内挿法を利用して異なるスリップ角の滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘを設定することを特徴とする。

ｓ^ｍｉｎ＜Ｓ_ｉ＜ｓ^ｍａｘが満足される場合は、前記データ制御モジュールは、車輪制動力を変更せずに維持する制御指令を出し、滑り率Ｓ_ｉ がｓ^ｍａｘより大きい場合は、車輪制動力を低下させる制御指令を出し、滑り率Ｓ_ｉがｓ^ｍｉｎより小さい場合は、前記データ制御モジュールは車輪制動力を増加させる制御指令を出すことを特徴とする。

前記車両の横滑り防止ブレーキ制御システムは、更にＡＢＳアクチュエーターユニットを含み、前記ＡＢＳアクチュエーターユニットは、１号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと、２号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと、３号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと、４号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットとを含んで、４つの車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットが互いに独立して前記データ処理モジュールによって出された制御指令を検出することを特徴とする。

また、本発明は、データ収集ユニットが、車両データを検出する第１段階と、電子制御ユニットが、前記データ収集ユニットの検出した前記車両データを検出して、車両車輪のスリップ角と滑り率を算出する第２段階と、前記電子制御ユニットが、異なるスリップ角の制動力係数μのピーク値に対応する異なる滑り率に基づいて、異なるスリップ角の滑り率閾値を設定する第３段階と、電子制御ユニットが、算出した滑り率と設定した滑り率閾値を比較して、比較の結果に基づいてＡＢＳ制御指令を出す第４段階と、を含むことを特徴とする。

前記車両が四輪車両で、前記データ収集ユニットが、前記四輪車両各車輪のデータを検出する第１‘段階と、前記電子制御ユニットが、前記データ収集ユニットの検出した四輪車両の各車輪のデータを検出して四輪車両各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉを算出する第２‘段階と、前記電子制御ユニットが、異なるスリップ角の制動力係数μのピーク値に対応する異なる滑り率に基づいて、異なるスリップ角の滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘを設定する第３‘段階と、前記電子制御ユニットが、算出した滑り率Ｓ_ｉと設定した滑り率閾値ｓ^ｍｉｎ及びｓ^ｍａｘを比較して、制御指令を出す第４‘段階と、を含むことを特徴とする。
ここで、α_ｉは_、第ｉ号車輪のスリップ角、Ｓ_ｉは、第ｉ号車輪の滑り率、ｉは、１〜４の整数である。

信号検出ユニットが、ＧＰＳ、ジャイロスコープ、加速度計、車輪回転速度センサー及びハンドル角度センサーを含み、前記ＧＰＳが車両質量中心の垂直方向の車頂に設置され、四輪車両各輪のデータの検出に用られる第１’段階は、ＧＰＳによって走行している車両のある一瞬の質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳを測量する段階と、ジャイロスコープによって走行している車両の前記瞬間での角速度を測量する段階と、加速度計によって走行している車両の前記瞬間での加速度を測量する段階と、車輪回転速度センサーによって走行している車両の前記瞬間での各車輪回転速度ω_ｉを測量する段階と、ハンドル角度センサーによって走行している車両の前記瞬間でのハンドル角度を測量する段階とを含み、四輪車両各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉの算出に用いられる第２’段階は、前記質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳと角速度によって質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを計算する段階と、検出した質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳとスリップ角β^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを計算する段階と、検出した質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピード見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを計算する段階と、各輪の縦方向と横方向スピードＶ_ｉｘとＶ_ｉｙを計算する段階と、各輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉを計算する段階と、を含むことを特徴とする。

前記第１‘段階は、各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉの計算に用いられ、前記電子制御ユニットが、Ｖ_ｃｇ ^ＧＰＳと角速度の値によってウィービングカルマンフィルタで質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを算出する段階と、前記電子制御ユニットが、（数１）、（数２）によって車両質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを算出する段階と、

前記電子制御ユニットが、Ｖ_ｘ ^ＧＰＳ、Ｖ_ｙ ^ＧＰＳと加速度に基づきスピードカルマンフィルタによって質量中心の縦方向と横方向スピードの見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを算出する段階と、前記電子制御ユニットが、Ｖ_ｘ、Ｖ_ｙとハンドル角度に基づき（数３）乃至（数１０）によって各車輪センターの縦方向スピードＶ_ｉｘと横方向スピードＶ_ｉｙを算出する段階と、

ここで、δは車輪の転向角、 ｅはステアリングナックル回転軸からタイヤ面センターまでの距離、ｄ_２は質量中心からステアリングナックルまでの横方向距離、 ｌ_ｆ 、ｌ_ｒはそれぞれ質量中心から前軸と後軸までの距離、Ｉは１−４の整数である。
前記電子制御ユニットが、（数１１）乃至（数１４）によって各車輪のスリップ角α_ｉを算出する段階と、

前記電子制御ユニットが、縦方向スピードＶ_ｉｘ、横方向スピードＶ_ｉｙ、車輪のスクロールｒ_ｗと第ｉ号車輪回転速度ωｉ及び（数１５）によって、各車輪の滑り率ｓ_ｉを算出する段階と、

を含むことを特徴とする。

前記第３’段階において、ルックアップテーブルおよび、または内挿法を利用して異なるスリップ角の滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘ設定することを特徴とする。

前記第４’段階は、車輪の滑り率ｓ_ｉが滑り率閾値範囲内にあるかどうかを判断して、ｓ^ｍｉｎ＜ｓ_ｉ＜ｓ^ｍａｘを満足する場合には、前記データ制御モジュールが車輪制動力を変更せずに維持する制御指令を出す段階、滑り率ｓ_ｉがｓ^ｍａｘより大きい場合には、車輪の制動力の低下を要求する段階、滑り率ｓ_ｉがｓ^ｍｉｎより小さい場合には、前記データ制御モジュールが車輪の制動力を増加する制御指令を出す段階、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、リアルタイムでスリップ角によって滑り率閾値を設定することができ、変化する滑り率閾値と測量する滑り率の比較によって現在のＡＢＳ制御システムのホイールロックという問題が解決できる。
また、本発明のシステムと方法によって、車両の各車輪に対して単独のＡＢＳ制御を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の内容を詳細に説明する。

図１に、本発明の車両ＡＢＳ制御システムの構成を示す。
本発明の車両ＡＢＳ制御システム１０は、信号検出ユニット２０、電子制御ユニット３０からなる。信号検出ユニット２０は、現在技術の信号処理ユニットの技術を採用することができ、車両質量中心スピードの検出用のＧＰＳ２１、角速度検出用のジャイロスコープ２２、加速度検出用の加速度計２３、車輪回転速度検出用の車輪回転速度センサー２４、ハンドル角度検出用のハンドル角度センサー２５を含んでいる。

電子制御ユニット３０は、信号検出ユニットデータ検出用のデータ検出モジュールと、車輪のスリップ角と滑り率計算用のデータ処理モジュールと、制御用のデータ制御モジュールとを含む。データ制御モジュールは、異なるスリップ角の場合に制動力係数μのピーク値に対応する滑り率によって滑り率閾値を設定し、算出した滑り率と設定した滑り率閾値を比較して制御指令を出し、リアルタイムにＡＢＳ制御を行う。

図２は、本発明の電子制御ユニット中のデータ制御モジュールの制御サブプログラムのフローチャートである。図２に示すように、電子制御ユニット３０のデータ制御モジュールの実行ステップＳ８００の中にそれぞれ４つの車輪に対応した４つの並行する制御サブモジュールを含んでいる。
ｉ号車輪のスリップ角α_ｉ（ｉは１、２、３、４の１つ）によって、電子制御ユニット３０は、リアルタイムでｉ号車輪滑り率閾値の下限ｓ_ｉ ^ｍｉｎと、上限ｓ_ｉ ^ｍａｘを設定する。車両制動時、電子制御ユニット３０がｉ号車輪の滑り率ｓ_ｉが閾値ｓ_ｉ ^ｍａｘより大きいと判断する場合、電子制御ユニット３０は指令を出して、ｉ号車輪の制動力を減少させる。ｓ_ｉが閾値ｓ_ｉ ^ｍｉｎより小さい場合、電子制御ユニット３０は、ｉ号車輪の制動力を増加させる。ｓ_ｉがｓ_ｉ ^ｍｉｎとｓ_ｉ ^ｍａｘの間である場合は、制動力の一定に維持する。

図２示すように、ステップＳ８１０では、電子制御ユニット３０は、ｉ号車輪のスリップ角α_ｉに基づいてｉ号車輪のＡＢＳ制御の滑り率閾値の下限ｓ_ｉ ^ｍｉｎと上限ｓ_ｉ ^ｍａｘを設定する。スリップ角が異なると、制動力係数μ−滑り率ｓ曲線が異なり、大きい制動力係数に対応する滑り率範囲も異なり、そのために異なるスリップ角の車輪に設定された滑り率閾値の上下限が異なる。

図３は、異なるスリップ角の制動力係数曲線で、Ｒ．ＰＵＳＣＡなどにより“Ｓｌｉｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｆｏｕｒ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ”に開示されたシミュレーション曲線図である。
以下、この曲線によって本発明に基づく具体的な実例を提供する。ＡＢＳ制御は、制動力係数μのピーク値に対応する滑り率の±０．０２に対して実行される。
滑り率ｓの範囲がスリップ角によって変化するため、異なるスリップ角に対して異なる滑り率閾値が設定される。
滑り率閾値の設定には、図３に基づいて作成された滑り率閾値とスリップ角の関係を示す（表１）が使用できる。表にないスリップ角に対しては、内装法で設定する。

ステップＳ８２０では、ｉ号車輪の滑り率ｓ_ｉが滑り率閾値の範囲内にあるかどうかを判断する。ｓ_ｉ ^ｍｉｎ＜ｓ_ｉ＜ｓ_ｉ ^ｍａｘが満足されるならば、ステップＳ８４０に進み、満足されない場合は、ステップＳ８３０に進む。
ステップＳ８３０では、更にｉ号車輪の滑り率ｓ_ｉがｓ_ｉ ^ｍａｘより大きいかどうかを判断する。滑り率ｓ_ｉがｓ_ｉ ^ｍａｘより大きい場合は、ステップＳ８５０に進み、大きくない場合は、ステップＳ８６０を実行する。

ステップＳ８４０では、電子制御ユニット３０は指令を出して、ｉ号車輪制動力を一定に維持する。
ステップＳ８５０では、電子制御ユニット３０が指令を出して、ｉ号車輪の制動力を減少する。
ステップＳ８６０では、電子制御ユニット３０は指令を出して、ｉ号車輪の制動力を増加する。

本発明のシステムで、四輪車両の各車輪のスリップ角と滑り率を計算するためにデータ処理ユニットにより使用される方法には、既存の方法が使用できる。
１つの好ましい方法は、車両質量中心スピードの検出による方法で、四輪を質量中心の周りに集中させて、計算を簡略化することができる。本発明では、信号検出ユニットのＧＰＳ２１を車両質量中心の垂直方向の車頂に設置して、車両の質量中心スピードの検出に用いる。

以下、本発明の実施例の制御方法を説明する。図４は、車両の方向転換時のモデルを示したものである。電子制御ユニット３０が全体システムの核となっている。図５は、電子制御ユニット３０の作動フローチャートである。車両に本発明のシステムを搭載して走行する際に、ＧＰＳ２１によって車両質量中心のスピード信号を検出することができ、ジャイロスコープによって角速度の信号を検出することができる。電子制御ユニット３０のデータ検出モジュールにより、車両質量中心のスピード信号と角速度信号の値を検出するステップＳ２００が遂行される。

電子制御ユニット３０のデータ処理モジュールは、実行ステップＳ３００〜Ｓ７００を遂行する。
先ず、検出信号を使用して、ウィービングカルマンフィルタによってステップＳ３００が実行され、車両質量中心のスリップ角のＧＰＳ測量値β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを算出する。ここで、βは、質量中心のスリップ角、ｒは、車両のウィービング角速度であり、カルマンフィルタは、公知の数学計算方法によって遂行されるフィルタである。

本発明のデータ処理モジュールは、質量中心のスリップ角とウィービング角速度見積値を計算するサブモジュール、質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値を計算するサブモジュール、質量中心の縦方向と横方向スピード見積値を計算するサブモジュール、各輪の縦方向と横方向スピードを計算するサブモジュール、各輪のスリップ角を計算するサブモジュール、及び各輪の滑り率を計算するサブモジュールを含んでいる。

次に具体的な計算方法と過程を説明する。
電子制御ユニット３０のデータ処理モジュールは、（数１）、（数２）によってステップＳ４００を実行し、車両質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを算出する。

ここで、Ｖ_ｃｇ ^ＧＰＳはＧＰＳ２１によって直接検出された車両質量中心スピードのＧＰＳ測量値である。

電子制御ユニット３０のデータ検出モジュールは、加速度センサー２４から加速度計信号を受信する。車両質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳ、及び加速度信号に基づき、データ処理モジュールは、スピードカルマンフィルタによって、ステップＳ５００を実行して質量中心の縦方向と横方向スピードの見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを算出する。

電子制御ユニット３０のデータ検出モジュールは、ハンドル角度センサー２５からハンドル角度信号の値を検出する。電子制御ユニット３０のデータ処理モジュールは、算出したステップＶ_ｘとＶ_ｙ、検出したハンドル角度信号、図４に示した方向転換時の車両モデル、および、（数３）−（数１０）に基づいてステップＳ６００を実行し、各車輪センターの縦方向スピードＶ_ｉｘと、横方向スピードＶ_ｉｙと、スリップ角α_ｉとを計算する。

ここで、δは車輪の転向角、 ｅはステアリングナックル回転軸からタイヤ面センターまでの距離、ｄ_２は質量中心からステアリングナックルまでの横方向距離、 ｌ_ｆ 、ｌ_ｒはそれぞれ質量中心から前軸と後軸までの距離、Ｖ_ｉｘ、（ｉは１、２、３、４の１つ）は、ｉ号車輪センタースピードの縦方向成分（即ち縦方向スピード）、Ｖ_ｉｙ（ｉは１、２、３、４の１つ）は、ｉ号車輪センタースピードの横方向成分（即ち横方向スピード）、α_ｉはｉ号車輪のスリップ角（ｉは１、２、３、４の１つ）である。図では、１号車輪のＶ_１ｘ、Ｖ_１ｙ、α_１だけを示し、ほかの車輪は省略している。

図４に示す通り、スリップ角α_１は、１号車輪センターのスピードＶ_１と車輪平面がなす角で、（数１１）で示される。

同様にして、その他の車輪のスリップ角も（数１２）−（数１４）で示される。

以下、車輪回転速度センサー２４の信号と上記計算結果によって各車輪の滑り率ｓ_ｉを算出する。
電子制御ユニットは、縦方向スピードＶ_ｉｘ、横方向スピードＶ_ｉｙ、車輪のスクロール半径ｒ_ｗ、ｉ号車輪回転速度ω_ｉと（数１５）によってステップＳ７００を実行し、各車輪の滑り率ｓ_ｉ（ｉは１、２、３、４の１つ）を計算する。

上記方法を使用し、ＧＰＳとセンサーを結び付けて、四輪車両各輪のスリップ角と滑り率を算出する。
電子制御ユニット３０のデータ制御モジュールはステップＳ８００を実行する。その具体的な実行方法は上記の通りである。

図６は本発明の実施例のシステム構成図である。このシステムにはＡＢＳアクチュエーターユニットが追加されている。ＡＢＳアクチュエーターユニット４０は、１号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット４１、２号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット４２、３号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット４３、４号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット４４を含んでいる。車両ＡＢＳ制御システムは、四輪車両のモデルに基づいたシステムで、車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットの４つの車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットは互いに独立している。

電子制御ユニットは、それぞれ信号検出ユニットのＧＰＳ、ジャイロスコープ、加速度計、車輪回転速度センサー、ハンドル角度センサー、及び車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットの１号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット、２号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット、３号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニット、４号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと電気的に接続されている。

本発明の車両ＡＢＳの制御システムを採用している車両ＡＢＳ制御方法は、車両に本実施例のシステムを搭載して、その電子制御ユニットに上記計算と制御方法をロードし、車に搭載したＧＰＳとその他のセンサーによってそれぞれ各車輪のスリップ角と滑り率を検出し、各車輪の異なるスリップ角によって滑り率の上限と下限ｓ^ｍｉｎとｓ^ｍａｘを設定して、測量した滑り率と設定した滑り率の関係によって車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットに対して制御指令を出し、各車輪に対するシステムのＡＢＳ制御を完成する。

本発明のシステムと方法を採用することにより、車両の各車輪に対して独立してＡＢＳ制御を行うことができる。現在の技術では、車両ＡＢＳ制御は一定の滑り率閾値を採用してＡＢＳ制御を行っているが、制動力係数μ及び対応する滑り率がスリップ角の変化に伴って変化するので、このようなＡＢＳ制御方式を採用すると必要とされる制動力を加えることができず、車輪が地面の制動力を充分に利用できないこととなる。本発明は、異なるスリップ角に対応した滑り率と最大制動力係数によって滑り率閾値を設定し、必要とされる制動力を得るとともに、車輪が地面の制動力を充分に利用できるようにするものである。

また、現在の技術では、車両ＡＢＳ制御システムが二輪車のモデルに基づいているため、左右車輪に同じ制動力が作用するようになっている。しかし、車両が方向転換する時には、左右車輪のスリップ角は異なっていることがあり、同じ制動力を加えると、適切な制動力を加えることにならず、ホイールロックを生ずる恐れがある。この点を考慮して、本発明は、四輪車両をモデルにして、各輪のスリップ角と滑り率の値によって各車輪に対して独立のＡＢＳ制御を行ない、各車輪が地面の制動力を充分に利用できるようにしたものである。
本発明のシステムと方法によれば、車両の方向転換時のホイールロックを防ぎ、制動距離を短くできることにより、車両の安全性能を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明の車両ＡＢＳ制御システムの構成を示す図である。 本発明のデータ制御モジュールのフローチャートである。 異なるスリップ角の場合の制動力係数曲線図である。 方向転換する時の車両モデルの説明図である。 電子制御ユニットの作動フローチャートである。 本発明の１つの実施例の車両ＡＢＳ制御システム構成図である。

符号の説明

１０ 車両ＡＢＳ制御システム
２０ 信号検出ユニット
２１ ＧＰＳ
２２ ジャイロスコープ
２３ 加速度計
２４ 回転速度センサー
２５ ハンドル角度センサー
３０ 電子制御ユニット

Claims (13)

1. 信号検出ユニットと電子制御ユニットを含む車両の横滑り防止ブレーキ制御システムであって、
   前記電子制御ユニットは、データ検出モジュール、データ処理モジュールおよびデータ制御モジュールを含み、
   前記データ検出モジュールは、前記信号検出ユニットのデータ検出を行ない、前記データ処理モジュールは、車輪のスリップ角と滑り率を計算し、前記データ制御モジュールは、異なるスリップ角の場合に、動力係数μのピーク値に対応する滑り率によって、滑り率閾値を設定し、且つ算出した滑り率と設定した滑り率閾値を比較して制御指令を出し、リアルタイムにＡＢＳ制御を行うことを特徴とする車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
2. 前記車両が四輪車両の場合、前記データ検出モジュールは、前記信号検出ユニットが検出した前記四輪車両のデータの検出に用いられ、前記データ処理モジュールは、前記四輪車両各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉの計算に用いられ、前記データ制御モジュールは、異なるスリップ角の場合に、動力係数μのピーク値に対応する滑り率Ｓ_ｉによって滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘを設定し、且つ算出した滑り率Ｓ_ｉと設定した滑り率閾値ｓ^ｍｉｎ及びｓ^ｍａｘを比較して制御指令を出し、リアルタイムでＡＢＳ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
   ここで、α_ｉは_、第ｉ号車輪のスリップ角、Ｓ_ｉは第ｉ号車輪の滑り率、ｉは、１〜４の整数である。
3. 前記信号検出ユニットは、車両の瞬間質量中心Ｖ_ｃｇ ^ＧＰＳの検出に用いられるＧＰＳと、車両の瞬間角速度の検出に用いられるジャイロスコープと、車両の瞬間加速度の検出に用いられる加速度計と、車両の瞬間の車輪回転速度ω_ｉの検出に用いられる車輪回転速度センサーと、車両の瞬間ハンドル角度の検出に用いられるハンドル角度センサーとを含み、前記ＧＰＳは車両の質量中心の垂直方向の車頂に設置され、
   前記データ処理モジュールは、前記質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳと角速度によって質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを計算するサブモジュールと、検出した質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳとスリップ角β^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを計算するサブモジュールと、検出した質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピード見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを計算するサブモジュールと、各輪の縦方向と横方向スピードＶ_ｉｘとＶ_ｉｙを計算するサブモジュールと、各輪のスリップ角α_ｉを計算するサブモジュールと、各輪の滑り率Ｓ_ｉを計算するサブモジュールと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
4. 前記質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを計算するサブモジュールは、ウィービングカルマンフィルタであり、
   前記質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを計算するサブモジュールは、（数１）（数２）によって計算され、
   

   

   

   前記質量中心の縦方向と横方向スピード見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを計算するサブモジュールはスピードカルマンフィルタであり、
   各輪の縦方向と横方向スピードＶ_ｉｘとＶ_ｉｙを計算する前記サブモジュールは（数３）乃至（数１０）によって計算され、
   

   

   

   

   

   

   

   

   

   ここで、δは車輪の転向角、 ｅはステアリングナックル回転軸からタイヤ面センターまでの距離、ｄ_２は質量中心からステアリングナックルまでの横方向距離、 ｌ_ｆ 、ｌ_ｒはそれぞれ質量中心から前軸と後軸までの距離である。
   前記各輪のスリップ角α_ｉを計算する前記サブモジュールは、（数１１）乃至（数１４）によって計算され、
   

   

   

   

   

   各輪の滑り率Ｓ_ｉを計算するサブモジュールは（数１５）によって計算されることを特徴とする請求項３に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
   

   
5. 前記データ制御モジュールは、ルックアップテーブルおよび、または内挿法を利用して異なるスリップ角の滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘを設定することを特徴とする請求項２に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
6. ｓ^ｍｉｎ＜Ｓ_ｉ＜ｓ^ｍａｘが満足される場合は、前記データ制御モジュールは、車輪制動力を変更せずに維持する制御指令を出し、滑り率Ｓ_ｉ がｓ^ｍａｘより大きい場合は、車輪制動力を低下させる制御指令を出し、滑り率Ｓ_ｉがｓ^ｍｉｎより小さい場合は、前記データ制御モジュールは車輪制動力を増加させる制御指令を出すことを特徴とする請求項２に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
7. 前記車両の横滑り防止ブレーキ制御システムは、更にＡＢＳアクチュエーターユニットを含み、前記ＡＢＳアクチュエーターユニットは、１号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと、２号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと、３号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットと、４号車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットとを含んで、４つの車輪ＡＢＳアクチュエーターユニットが互いに独立して前記データ処理モジュールによって出された制御指令を検出することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御システム。
8. データ収集ユニットが、車両データを検出する第１段階と、
   電子制御ユニットが、前記データ収集ユニットの検出した前記車両データを検出して、車両車輪のスリップ角と滑り率を算出する第２段階と、
   前記電子制御ユニットが、異なるスリップ角の制動力係数μのピーク値に対応する異なる滑り率に基づいて、異なるスリップ角の滑り率閾値を設定する第３段階と、
   電子制御ユニットが、算出した滑り率と設定した滑り率閾値を比較して、比較の結果に基づいてＡＢＳ制御指令を出す第４段階と、
   を含むことを特徴とする車両の横滑り防止ブレーキ制御方法。
9. 前記車両が四輪車両で、
   前記データ収集ユニットが、前記四輪車両各車輪のデータを検出する第１‘段階と、
   前記電子制御ユニットが、前記データ収集ユニットの検出した四輪車両の各車輪のデータを検出して四輪車両各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉを算出する第２‘段階と、
   前記電子制御ユニットが、異なるスリップ角の制動力係数μのピーク値に対応する異なる滑り率に基づいて、異なるスリップ角の滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘを設定する第３‘段階と、
   前記電子制御ユニットが、算出した滑り率Ｓ_ｉと設定した滑り率閾値ｓ^ｍｉｎ及びｓ^ｍａｘを比較して、制御指令を出す第４‘段階と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御方法。
   ここで、α_ｉは_、第ｉ号車輪のスリップ角、Ｓ_ｉは、第ｉ号車輪の滑り率、ｉは、１〜４の整数である。
10. 信号検出ユニットが、ＧＰＳ、ジャイロスコープ、加速度計、車輪回転速度センサー及びハンドル角度センサーを含み、前記ＧＰＳが車両質量中心の垂直方向の車頂に設置され、
    四輪車両各輪のデータの検出に用られる第１’段階は、
    ＧＰＳによって走行している車両のある一瞬の質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳを測量する段階と、ジャイロスコープによって走行している車両の前記瞬間での角速度を測量する段階と、加速度計によって走行している車両の前記瞬間での加速度を測量する段階と、車輪回転速度センサーによって走行している車両の前記瞬間での各車輪回転速度ω_ｉを測量する段階と、ハンドル角度センサーによって走行している車両の前記瞬間でのハンドル角度を測量する段階とを含み、
    四輪車両各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉの算出に用いられる第２’段階は、
    前記質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳと角速度によって質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを計算する段階と、検出した質量中心スピードＶ_ｃｇ ^ＧＰＳとスリップ角β^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを計算する段階と、検出した質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳによって質量中心の縦方向と横方向スピード見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを計算する段階と、各輪の縦方向と横方向スピードＶ_ｉｘとＶ_ｉｙを計算する段階と、各輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉを計算する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御方法。
11. 前記第１‘段階は、各車輪のスリップ角α_ｉと滑り率Ｓ_ｉの計算に用いられ、
    前記電子制御ユニットが、Ｖ_ｃｇ ^ＧＰＳと角速度の値によってウィービングカルマンフィルタで質量中心のスリップ角β^ＧＰＳとウィービング角速度見積値ｒを算出する段階と、
    前記電子制御ユニットが、（数１）、（数２）によって車両質量中心の縦方向と横方向スピードのＧＰＳ測量値Ｖ_ｘ ^ＧＰＳとＶ_ｙ ^ＧＰＳを算出する段階と、
    

    

    

    前記電子制御ユニットが、Ｖ_ｘ ^ＧＰＳ、Ｖ_ｙ ^ＧＰＳと加速度に基づきスピードカルマンフィルタによって質量中心の縦方向と横方向スピードの見積値Ｖ_ｘとＶ_ｙを算出する段階と、
    前記電子制御ユニットが、Ｖ_ｘ、Ｖ_ｙとハンドル角度に基づき（数３）乃至（数１０）
    によって各車輪センターの縦方向スピードＶ_ｉｘと横方向スピードＶ_ｉｙを算出する段階と、
    

    

    

    

    

    

    

    

    

    ここで、δは車輪の転向角、 ｅはステアリングナックル回転軸からタイヤ面センターまでの距離、ｄ_２は質量中心からステアリングナックルまでの横方向距離、 ｌ_ｆ 、ｌ_ｒはそれぞれ質量中心から前軸と後軸までの距離、Ｉは１−４の整数である。
    前記電子制御ユニットが、（数１１）乃至（数１４）
    によって各車輪のスリップ角α_ｉを算出する段階と、
    

    

    

    

    

    前記電子制御ユニットが、縦方向スピードＶ_ｉｘ、横方向スピードＶ_ｉｙ、車輪のスクロールｒ_ｗと第ｉ号車輪回転速度ωｉ及び（数１５）
    によって、各車輪の滑り率ｓ_ｉを算出する段階と、
    

    

    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御方法。
12. 前記第３’段階において、ルックアップテーブルおよび、または内挿法を利用して異なるスリップ角の滑り率閾値の下限ｓ^ｍｉｎと上限ｓ^ｍａｘ設定することを特徴とする請求項９に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御方法。
13. 前記第４’段階は、車輪の滑り率ｓ_ｉが滑り率閾値範囲内にあるかどうかを判断して、ｓ^ｍｉｎ＜ｓ_ｉ＜ｓ^ｍａｘを満足する場合には、前記データ制御モジュールが車輪制動力を変更せずに維持する制御指令を出す段階、滑り率ｓ_ｉがｓ^ｍａｘより大きい場合には、車輪の制動力の低下を要求する段階、滑り率ｓ_ｉがｓ^ｍｉｎより小さい場合には、前記データ制御モジュールが車輪の制動力を増加する制御指令を出す段階、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の車両の横滑り防止ブレーキ制御方法。

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