JP4336963B2

JP4336963B2 - アンチロックブレーキ装置

Info

Publication number: JP4336963B2
Application number: JP2003388276A
Authority: JP
Inventors: 秀之中野
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: JP2005145338A

Description

本発明は、アンチロックブレーキ装置に係り、詳しくは新雪路やシャーベット状氷路でのアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の制御技術に関する。

車両の制動時において、車輪がロックした場合に車輪のブレーキ圧を制御し、走行しているタイヤと路面間の摩擦係数（以下、μともいう）に適したブレーキ力を各車輪に与えることによりスリップを防止し、安定した車体挙動を確保するとともにハンドル操作による障害物の回避を容易にするアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）がすでに実用化されている。

しかし、走行中路面の状況は刻々と変化するものであり、常にタイヤと路面間の摩擦係数に最適な制御を行うことは困難である。
そこで、一般的にアンチロックブレーキシステムでは、比較的摩擦係数の高い路面での制動を想定しスリップ率｛（車体速度−車輪速度）／車体速度｝を比較的高めに制御する高μ路用の制御マップと、比較的摩擦係数の低い路面での制動を想定しスリップ率を比較的低めに制御する低μ路用の制御マップとを予め設定し、これらを状況に応じ使い分けてアンチロックブレーキ制御を行うようにしている。

ここで、比較的摩擦係数の高い路面（高μ路）は通常のアスファルトの舗装路等であり、比較的摩擦係数の低い路面（低μ路）は雪道等である。
また、実際には高μ路ではないが、車輪に対して衝撃を強く与える路面抵抗の高い波状路、砂利道、凹凸路、土道等の悪路を走行する場合に高μ路用のアンチロックブレーキ制御を行うようにし、さらに理想的なアンチロックブレーキ制御を実現する技術がある（特許文献１参照）。
実公平６−５９２８号公報

ところで、一般には低μ路であると考えられている雪道であっても、凍結路、圧雪路、新雪路、シャーベット化した雪が積もったシャーベット状氷路等のようにその状態は様々である。
そして、最近の実験によれば、新雪路やシャーベット状氷路では低μ路用のアンチロックブレーキ制御でタイヤを極力ロックさせずに停止するよりも、タイヤをロック気味にして雪を押しのけながら停止するほうが、雪が抵抗となり制動距離が短くなることが判明した。

しかし、この場合、新雪路やシャーベット状氷路ではタイヤをある程度ロックさせた方が制動距離は短くなるのだが、高μ路ほどは路面の摩擦係数は高くないため、タイヤを高μ路と同様にロックさせると車体挙動が不安定になる場合があり好ましいことではない。
そこで、新雪路やシャーベット状氷路用の制御マップを別途設けることも考えられるが、制御の複雑化を招き望ましいことではない。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、従来のアンチロックブレーキ装置の利点に加え、簡単な構成でありながら新雪路やシャーベット状氷路おいてより安全で確実な制動を行うことのできるアンチロックブレーキ装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１のアンチロックブレーキ装置では、車両の制動時に車輪のロックが検出されると、路面が高μ路であるときには少なくとも車体速度に対する車体速度と車輪速度との差の比率であるスリップ率を比較的大きくして高μ路用アンチロックブレーキ制御を行う一方、路面が低μ路であるときには前記スリップ率を比較的小さくして低μ路用アンチロックブレーキ制御を行う制御手段を備えたアンチロックブレーキ装置において、前記車両のフロント部に作用する上下方向の加速度を検出する上下加速度検出手段と、前記車両に作用するヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、を備え、前記制御手段は、路面が低μ路であると判断して前記低μ路用アンチロックブレーキ制御を行っている場合であっても、前記上下加速度検出手段により検出される上下加速度の所定時間内における積分値が所定値以上になると、前記低μ路用アンチロックブレーキ制御に代えて前記高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行する一方、該低μ路用アンチロックブレーキ制御に代えて高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行しているとき、前記ヨー角速度検出手段により検出されるヨー角速度の規定時間内における積分値が規定値以上である間は前記低μ路用アンチロックブレーキ制御を実行することを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１のアンチロックブレーキ装置によれば、低μ路用アンチロックブレーキ制御中であっても、車両前部の上下加速度から新雪路やシャーベット状氷路を判別し、高μ路用アンチロックブレーキ制御を行うようにしたので、新雪路やシャーベット状氷路であっても、制動距離を短くすることができる。これにより、簡単な構成にしてより確実な制動を行うことが可能なアンチロックブレーキ装置を実現できる。

また、新雪路やシャーベット状氷路の制動において高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行し、車体挙動が不安定になった場合には低μ路用アンチロックブレーキ制御に切り換えて車両の姿勢を回復しやすくし、車両の姿勢が回復したら再び高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行するようにしたので、安全で確実な制動を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係るアンチロックブレーキ装置の構成を示すブロック図が示されている。
同図に示すように、本発明に係るアンチロックブレーキ装置は、自車両の各車輪に設けられ車輪の速度を検出する各車輪速度センサ１、自車両に作用する車両前後方向の加減速度を検出する前後Ｇセンサ２、自車両のフロント部（例えば、車体フロント周り）に設けられ当該フロント部の上下方向の加速度を検出する上下Ｇセンサ３（上下加速度検出手段）、自車両のヨー角速度を検出するヨーレイトセンサ４（ヨー角速度検出手段）、ブレーキペダルの作動を検出するブレーキスイッチ５と、これらセンサやスイッチからの情報を基に状況に適したアンチロックブレーキ制御を選択し実行するＥＣＵ（電子コントロールユニット）１０（制御手段）と、当該ＥＣＵ１０からの制御命令を受けてブレーキ液圧を増減させるハイドロユニット２０と、各車輪に設けられた液圧式のブレーキ３０から構成されている。なお、アンチロックブレーキ装置におけるハイドロユニット２０や液圧式のブレーキ３０は公知のものが適用され、ここでは説明を省略する。

以下、図１に基づきＥＣＵ１０の入出力関係について説明する。
各車輪速度センサ１からの車輪速度信号が車輪速度演算部１１に入力される。車輪速度演算部１１では車輪速度信号から各車輪速度が演算され、車輪のロック状態等が検出される。
また、前後Ｇセンサ２からの前後Ｇ検出信号が前後Ｇ演算部１２に入力される。前後Ｇ演算部１２では前後Ｇ検出信号から自車両に前後方向で作用する減速度が演算され、当該減速度と所定減速度との比較が行われる。

また、上下Ｇセンサ３からの上下Ｇ検出信号が上下Ｇ演算部１３に入力される。上下Ｇ演算部１３では上下Ｇ検出信号から自車両のフロント部に作用する上下加速度が演算され、これを基にして所定時間（例えば０．５秒程度）内における上下加速度の二重積分値、即ち自車両フロント部の沈み込み量が演算され、当該沈み込み量と所定量（例えば、車両重心回りに１０度相当の沈み込み量）との比較が行われる。

また、ヨーレイトセンサ４からのヨーレイト検出信号がヨーレイト演算部１４に入力される。ヨーレイト演算部１４ではヨーレイト検出信号から自車両のヨー角速度が演算され、これを基にして規定時間（例えば、０．５秒程度）内におけるヨー角速度の積分値が演算され、当該ヨー角速度の積分値と、規定値（例えば、１０度相当）との比較が行われる。

そして、ブレーキスイッチ５からのブレーキ作動信号と上記各演算部から各種の信号がアンチロックブレーキ制御部１５に入力され、アンチロックブレーキ制御部１５では、上記各種信号に基づきスリップ率｛（車体速度−車輪速度）／車体速度｝を比較的高めに制御する高μ路用アンチロックブレーキ制御かスリップ率を比較的低めに制御する低μ路用アンチロックブレーキ制御のどちらかを選択し、当該選択した制御に応じた信号がハイドロユニット２０に出力される。なお、実際には各種の信号に応じた高μ路用アンチロックブレーキ制御（高スリップ率に制御）と低μ路用アンチロックブレーキ制御（低スリップ率に制御）との関係が制御マップとして予め設定されており、当該制御マップに基づき高μ路用アンチロックブレーキ制御及び低μ路用アンチロックブレーキ制御のいずれかが選択される。

ハイドロユニット２０では、上記選択した制御に応じて液圧を制御し、これにより当該制御信号に応じて各車輪のブレーキ３０がコントロールされる。
以下このように構成された本発明に係るアンチロックブレーキ装置の作用について説明する。
図２を参照すると、ＥＣＵ１０で実行されるアンチロックブレーキ制御の制御ルーチンがフローチャートで示されている。

同図に示すように、先ず、ステップＳ１において、ブレーキスイッチ５からの作動信号があるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）であれば当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）であればステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、ロックしている車輪があるか否かを判別する（車輪速度演算部１１）。判別結果が偽（Ｎｏ）であれば当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）であればステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、自車両の減速度が所定減速度以上であるか否かを判別する（前後Ｇ演算部１２）。判別結果が真（Ｙｅｓ）であれば、路面が高μ路と判断され、ステップＳ４に進み高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行し当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が偽（Ｎｏ）であれば路面が低μ路と判断されステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、所定時間内における自車両フロント部の沈み込み量が所定量以上であるか否かを判別する（上下Ｇ演算部１３）。判別結果が偽（Ｎｏ）であればステップＳ６に進み低μ路用アンチロックブレーキ制御を実行し当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）であればステップＳ７に進む。

ステップＳ７では規定時間内におけるヨー角速度の積分値が規定値以上であるか否かを判別する（ヨーレイト演算部１４）。判別結果が偽（Ｎｏ）であれば、上記ステップＳ４に進み高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行し当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）であれば上記ステップＳ６に進み低μ路用アンチロックブレーキ制御を実行し当該ルーチンを抜ける。

つまり、運転者がブレーキペダルを踏み込み、各車輪速度センサ１よりいずれかの車輪速度が０、即ちロック状態を検出した場合において、前後Ｇセンサ２より導き出される減速度が所定減速度以上、即ち自車両が確実に減速しているときは、路面が舗装路等であって高μ路と判断され高μ路用アンチロックブレーキ制御が実行される。
一方、減速度が所定減速度未満でありブレーキを踏んでいるにも関わらず自車両が減速していないという場合には路面が雪道等の低μ路であると判断される。

そして、上下Ｇセンサ３より導き出される自車両フロント部の沈み込み量が所定量未満であるときは路面が凍結路、圧雪路等と判断され、車輪のロックを抑えるべく低μ路用アンチロックブレーキ制御が実行される。
これに対し、自車両フロント部の沈み込み量が所定量以上であるときは路面が新雪路やシャーベット状氷路（以下、新雪路等ともいう）と判断され、車輪を比較的ロック傾向にし、雪を押しのけて制動力を高めるべく高μ路用アンチロックブレーキ制御が実行される。

しかしここで、規定時間内のヨー角速度の積分値が規定値以上、即ち車体挙動が不安定であると判断された場合は低μ路用アンチロックブレーキ制御が実行される。当該低μ路用アンチロックブレーキ制御は車体挙動が安定するまで実行され、規定時間内のヨー角速度の積分値が規定値未満となれば車体挙動は安定したものとして再び高μ路用アンチロックブレーキ制御が実行される。

このように、本発明に係るアンチロックブレーキ装置では、新雪路等でのアンチロックブレーキ制御において、高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行することにより制動力を向上させ、車体挙動が不安定になれば低μ路用アンチロックブレーキ制御を実行し安全性を向上させ、安全性が確保されれば再び高μ路用に切り換えるようにしている。
これにより、従来のアンチロックブレーキ装置の利点に加え、簡単な構成でありながら新雪路やシャーベット状氷路等においてより安全で確実な制動を行うことができる。

ここで、図３を参照すると、路面とタイヤの接触面に発生する摩擦力に関係する摩擦係数、即ち制動摩擦係数μ_Bとスリップ率λとの関係（μ_B−λ特性）が実験データに基づき図示され、同図中実線が高μ路の場合を、一点鎖線が低μ路の場合を、点線が新雪路やシャーベット状氷路の代表的な場合を表しており、以下図３に基づきより詳しく説明する。
同図によれば、高μ路、新雪路等、低μ路の制動摩擦係数μ_Bは斜線部Ａ、Ｂ、Ｃの範囲でそれぞれ最大となり、それ以上スリップ率λが高くなると制動摩擦係数μ_Bは下がる傾向にある。また、一般には制動摩擦係数μ_Bが大きいほど制動力が大きく、車両を短い時間、短い距離で停止させることができる。これより、アンチロックブレーキ制御は高μ路、新雪路等、低μ路に応じ、これら斜線部Ａ、Ｂ、Ｃの範囲で制御するのが理想的である。

しかしながら、制御対象であるスリップ率λを見ると、新雪路等において制動摩擦係数μ_Bが最大となる斜線部Ｂの範囲では、低μ路において制動摩擦係数μ_Bが最大となる斜線部Ｃの範囲とは重複していない一方、高μ路において制動摩擦係数μ_Bが最大となる斜線部Ａの範囲とは大きく重複しており、故に、高μ路用アンチロックブレーキ制御を新雪路等のアンチロックブレーキ制御に適用するようにしても理想に近い制動を実現することが可能であることがわかる。

従って、従来、路面のμでアンチロックブレーキ制御を高μ路用アンチロックブレーキ制御、低μ路用アンチロックブレーキ制御の二つのいずれかに切り換えて行っており、新雪路等は低μ路用アンチロックブレーキ制御に含まれていたのであるが、当該二つの制御をそのまま利用することとし、車両フロント部の沈み込み量から新雪路等を判断して高μ路用アンチロックブレーキ制御を行うことにより、特に複雑な制御を行うことなく簡単な構成でありながら理想的な制動に近い安全で確実な制動を行うことができることになる。

以上で本発明に係るアンチロックブレーキ装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、図２に示すように、ステップＳ５で新雪路等と判断したときのみヨー角速度の積分値から車体挙動を判断（ステップＳ７）したが、ステップＳ３で通常の舗装路等と判断した場合でもステップＳ７に進みヨー角速度の積分値から車体挙動の判断を行ってもよい。

また、各車輪速度センサ１や前後Ｇセンサ２やブレーキスイッチ５はこれに限るものではなく、アンチロックブレーキ制御の作動と高μ路、低μ路等の路面状況を判別できるものならば別の手段を用いても構わない。
また、ここではブレーキ３０を液圧式としハイドロユニット２０を設けるようにしたが、ブレーキ３０は液圧式に限られるものではなく、ハイドロユニット２０に代えて、例えば機械式、空気圧式等のアクチュエータを適用しても構わない。

本発明に係るアンチロックブレーキ装置の構成を示すブロック図である。本発明に係るアンチロックブレーキ装置のアンチロックブレーキ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。制動摩擦係数μ_Bとスリップ率λの関係図である。

符号の説明

１各車輪速度センサ
２前後Ｇセンサ
３上下Ｇセンサ（上下加速度検出手段）
４ヨーレイトセンサ（ヨー角速度検出手段）
５ブレーキスイッチ
１０ＥＣＵ（制御手段）
１１車輪速度演算部
１２前後Ｇ演算部
１３上下Ｇ演算部
１４ヨーレイト演算部
１５アンチロックブレーキ制御部
２０ハイドロユニット
３０各車輪ブレーキ
Ａ、Ｂ、Ｃ制御範囲

Claims

車両の制動時に車輪のロックが検出されると、路面が高μ路であるときには少なくとも車体速度に対する車体速度と車輪速度との差の比率であるスリップ率を比較的大きくして高μ路用アンチロックブレーキ制御を行う一方、路面が低μ路であるときには前記スリップ率を比較的小さくして低μ路用アンチロックブレーキ制御を行う制御手段を備えたアンチロックブレーキ装置において、
前記車両のフロント部に作用する上下方向の加速度を検出する上下加速度検出手段と、
前記車両に作用するヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、路面が低μ路であると判断して前記低μ路用アンチロックブレーキ制御を行っている場合であっても、前記上下加速度検出手段により検出される上下加速度の所定時間内における積分値が所定値以上になると、前記低μ路用アンチロックブレーキ制御に代えて前記高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行する一方、
該低μ路用アンチロックブレーキ制御に代えて高μ路用アンチロックブレーキ制御を実行しているとき、前記ヨー角速度検出手段により検出されるヨー角速度の規定時間内における積分値が規定値以上である間は前記低μ路用アンチロックブレーキ制御を実行することを特徴とするアンチロックブレーキ装置。