JP4415492B2 - 制動状態検出装置及びこれを用いたアンチスキッド制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪のスリップを回避し、十分な制動力が得られるように制御を行うアンチスキッド制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、制動時の制御として、例えばアンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）が知られている。このアンチスキッド制御は、図１（ａ）に示す様に、車輪のスリップ率Ｓが増加すると摩擦係数μの勾配が所定のスリップ率Ｓｍ（例えば１０％）をピークとして大きく変化する（μピークを有する）という特性に着目して、車輪の制動力を制御するものである。具体的には、図１（ｂ）に示すように車輪速度Ｖｗと車輪加速度Ｖｗ’とからブレーキの増減圧のタイミングを計算し、ホイール毎のブレーキ油圧の制御を行う。
【０００３】
ここで、各車輪毎の車輪加速度Ｖｗ＊＊′は、数１の関係を有している。但し、「＊＊」は各車輪を示す添え字であり、右前輪に関する場合は「ＦＲ」、左前輪に関係する場合は「ＦＬ」、右後輪に関する場合は「ＲＲ」、左後輪に関する場合は「ＲＬ」を意味する。以下の説明において記載する「＊＊」も同様の意味である。
【０００４】
【数１】
Ｉ／ｒＶｗ＊＊′＝Ｆｍａｘ−Ｋｐａｄ・Ｐｂ＊＊
但し、Ｉは車輪の慣性モーメント、ｒはタイヤ半径、Ｖｗ＊＊′は車輪加速度、Ｆｍａｘは最大摩擦力、Ｋｐａｄは定数、Ｐｂ＊＊は現在のホイールシリンダ圧を示すものとする。
【０００５】
この式の右辺第２項に示されるＫｐａｄ・Ｐｂ＊＊はブレーキ力を表している。数１からわかるように、スリップ率が小さい領域（図１（ａ）中の領域１）ではブレーキ力が増えると摩擦力も増加するため加速度Ｖｗ＊＊′に大きな変化はないが、ブレーキ力が最大摩擦力Ｆｍａｘを超える（図１（ａ）中の領域２）と車輪加速度Ｖｗ＊＊′に直接反映することになる。
【０００６】
一方、車体速度ＶＢは４輪の最大車輪速度などから求められ、車体速度ＶＢに対する車輪速度Ｖｗ＊＊の速度差によって算出されるスリップ率が、通常、制動力ピークに位置する目標スリップ率（例えば１０％）となるようにブレーキの増減圧が制御される。例えば、車体速度ＶＢと車輪速度Ｖｗ＊＊との速度差が大きな場合には、ブレーキの減圧が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
車体停止時の減速度の最大値は路面により異なり、アスファルトなどの摩擦の高い路面で最大で１．０Ｇ近くになる。従って、摩擦力のピークを超えたことを判断するためには１．０Ｇ以上の高い減速度が発生するまで待つ必要がある。しかしながら、このような状態まで待つと車輪速度が落ち込み、スリップが深くなる原因となっていた。
【０００８】
また、４輪から正確に車体速度を求めるのは難しく、また、摩擦力がピークとなるスリップ率も路面により異なるため、正確に制動力が最大となるスリップ率に対応する速度、すなわち目標速度が計算できない。従って、目標速度の不正確さから制御遅れが発生し、このことも車輪速度が落ち込み、スリップが深くなる原因となっていた。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて成され、従来のように車体速度と車輪速度というパラメータを用いてスリップ状態を推定するのではなく、制動トルクと車輪状態変化の位相という全く新規なパラメータを用いて的確に制動状態を検出してアンチスキッド制御に適用したアンチスキッド制御装置を提供することを目的とする。また、車両の制動状態の検出が正確に行える車両用制動状態検出装置を提供することも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明者らは以下の検討を行った。
【００１１】
まず、アンチスキッド制御の増圧タイミング時における制動力、車輪速度、スリップ率−μ特性の変化について検討を行った。アンチスキッド制御においては、増圧タイミング時にホイールシリンダ油圧（以下、Ｗ／Ｃ圧という）をステップ状に増圧させるパルス増圧が成される。この時の制動力、車輪速度、スリップ率−μ特性の変化を調べたところ、図２（ａ）〜（ｃ）に示す結果がそれぞれ得られた。
【００１２】
この結果を見てみると分かるように、制動力がピークとなる付近、つまり図中領域２では、車輪速度が急激に落ち込んでいる。これは、ブレーキトルクを路面摩擦力で支えられなくなり、タイヤトレッドのゴムブロック全体が滑り始めるからである。これに対し、制動力がピークまで達せずスリップ率も低いところ、つまり図中領域１においても、急激にではないが車輪速度が落ち込んでいることが確認された。
【００１３】
これら領域１、２におけるＷ／Ｃ圧Ｐｂのステップ状の変化に対する車輪速度Ｖｗと車輪加速度Ｖｗ′の変化を図３にモデル的に示す。
【００１４】
領域１においては、路面の摩擦力、すなわち路面からタイヤへの反力がスリップ率の変化に応じて変わる。このため、図３に示すように、増加したブレーキトルクに対して釣合う摩擦力が発生するスリップ率となるまで車輪速度Ｖｗが低下する。つまり、車輪速度ＶｗがＷ／Ｃ圧Ｐｂに追随するようにステップ状に低下する。
【００１５】
一方、領域２においては、路面の摩擦力が上限にあるため、加えられたブレーキトルクを支えるには上記数１に示すように車輪加速度Ｖｗ′による慣性力で吸収するしかない。このため、車輪速度ＶｗはＷ／Ｃ圧に追随せず、その勾配（すなわち車輪加速度Ｖｗ′）のみが変化する。
【００１６】
つまり、ステップ的な油圧変化を加えた場合に、スリップ率の低い領域１では車輪速度Ｖｗが変化し、スリップ率の高い領域２では車輪加速度Ｖｗ′が変化する。換言すれば、車輪速度Ｖｗは油圧変化に対して、領域１においては１次遅れで位相がずれ、領域２においては２次遅れで位相がずれる関係となる。
【００１７】
従って、Ｗ／Ｃ圧をステップ状に増加させることにより制動力をステップ状に増加させた場合の車輪速度変化は、図４に示すようなモデル図で表される。つまり、制動力ＴＢをΔＴＢだけ上げた時のスリップ速度Ｖｓの変化ΔＶｓと、タイヤの硬さ（スティフネス）を示すばね要素Ｃｔと、スリップ速度Ｖｓに対するタイヤゴム接地面での摩擦力の勾配Ｃｋを車輪速度Ｖｗで割った値によって示されるダンパ要素との釣り合いでモデル化できる。
【００１８】
なお、スリップ速度Ｖｓは、地面とタイヤトレッドとの速度差（Ｖｓ１）とタイヤゴム部の伸びによる速度の差（Ｖｓ２）との和、すなわちＶｓ＝Ｖｓ１＋Ｖｓ２と仮定でき、この場合、スリップ速度Ｖｓとは、車体速度ＶＢと車輪速度Ｖｗとの速度差に相当するものとなる。よって、この場合、スリップ速度Ｖｓの変化の位相と車輪速度Ｖｗの変化の位相は一致する。なお、図４の説明では釣合いモデルを説明するため、スリップ速度Ｖｓ、スリップ速度の変化ΔＶｓというディメンジョンを用いているが、図４のスリップ速度の軸は通常スリップ率で表しても同等の意味となる。
【００１９】
また、図中右側に示した特性図は、領域１と領域２におけるそれぞれのスリップ速度Ｖｓと制動力ＴＢとの関係を示したものであり、この図の縦軸及び横軸に沿って描いた波形は、制動力ＴＢをΔＴＢだけステップ状に上昇させた時におけるスリップ速度ΔＶの変化を示したものである。
【００２０】
また、ばね要素Ｃｔは、下記の数２に示されるように、トレッドブロックが路面に引張られて変形する時の係数Ｃｃｘ、タイヤサイドが進行方向において軸がずれるように歪む場合のタイヤサイドの進行方向の係数Ｃｂ、タイヤサイドが回転方向にねじれる場合の係数Ｃｂθによって表されるタイヤ各部のねじれや歪の合計に相当する。このため、数２の右辺の各項に摩擦力をかけた値はそのままタイヤ各部で発生する距離（スリップ距離）となる。
【００２１】
【数２】
１／Ｃｔ＝１／Ｃｃｘ＋１／Ｃｂ＋１／Ｃｂθ
まず、領域１のように制動力ＴＢを増加させ始めた際には、ダンパ要素の変位がほとんどない（Ｃｋ≒∞）ため、車輪の慣性力の影響が無視できると考えると、ΔＴＢの変化と同期して、スリップ速度Ｖｓの変化がΔＶｓ＝ΔＴＢ／Ｃｔで表される値だけステップ状に変化する（図４の領域１における特性図の縦軸及び横軸に沿って描いた波形参照）。すなわち、油圧変化に対して車輪速度Ｖｗの位相が１次遅れでずれる関係としてモデル化される。
【００２２】
続いて、領域２のように制動力が十分増加した後は、ダンパ要素の変位が大きくなるため、ダンパ要素の変位に吸収されてタイヤばねが全く伸びず、車輪の慣性力のみが作用する。このため、車輪の慣性力をＪとすると、Ｊ・ΔＶｓ′＝ΔＴＢの関係が成立し、ΔＶｓは一定勾配で低下する（図４の領域２における特性図の縦軸及び横軸に沿って描いた波形参照）。すなわち、油圧変化に対して車輪速度Ｖｗの位相が２次遅れでずれる関係としてモデル化される。
【００２３】
そして、領域１から領域２への移行中においては、制動力ＴＢをステップ状に増加させた場合における車輪速度Ｖｗの位相のずれが、１次遅れから２次遅れに徐々に変化していく。
【００２４】
図５（ａ）、（ｂ）に、スリップ速度Ｖｓと力との釣合いモデルの詳細を示し、この図を用いて上記領域１と領域２とにおけるスリップ速度Ｖｓの変化を具体的に説明する。
【００２５】
この図において、ＴＢは制動力（ブレーキトルク）、Ｊはタイヤの慣性モーメント、Ｃｔはタイヤの各種のばね要素の接合値（スティフネス）、Ｖｓはスリップ速度を示している。また、Ｖｓ１はスリップ速度のうちタイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分、Ｖｓ２はスリップ速度のうち接地面の滑り量、つまりダンパ要素の変位に置き換えられる成分に相当する。
【００２６】
この図に示すモデルから、以下の釣合いの式が導出される。
【００２７】
【数３】
Ｊ・Ｖｗ′＝ＴＢ−Ｃｔ・Ｖｓ１
【００２８】
【数４】
Ｃｔ・Ｖｓ１＝Ｃ／Ｖｗ・Ｖｓ２
【００２９】
【数５】
Ｖｓ＝Ｖｓ１＋Ｖｓ２（＝Ｖｗ−ＶＢ）
すなわち、数３はタイヤ回転方向における力の釣合い式、数４はタイヤバネ部分と接地面部分との力の釣合い式、数５はスリップ速度がタイヤのばね要素の伸びと接地面の滑り量との和に相当することを示す式である。
【００３０】
これらの式に基づいて、制動力ＴＢがΔＴＢだけ増えた場合を想定し、スリップ速度Ｖｓの変化ΔＶｓを求めると、数６が導出される。但し、この数式の変形にあたり、車体速度ＶＢの変化がスリップ速度Ｖｓの変化ΔＶｓと比べて無視できる程度に小さものと仮定している。
【００３１】
【数６】
【００３２】
また、数６及び上記数３〜数５に基づいて、スリップ速度Ｖｓのうちタイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分の変化ΔＶｓ１、ダンパ要素の変位に置き換えられる成分の変化ΔＶｓ２を求めると、それぞれ数７、数８のように導出される。
【００３３】
【数７】
【００３４】
【数８】
【００３５】
これらの式より、制動力ＴＢの変化ΔＴＢに対して、タイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分の変化ΔＶｓ１は１次遅れで位相がずれ、ダンパ要素の変位に置き換えられる成分の変化ΔＶｓ２は２次遅れで位相がずれることが分かる。
【００３６】
つまり、上記領域１のようにダンパ要素の変位がほとんどないときには、スリップ速度Ｖｓはタイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分Ｖｓ１で表され、その変化ΔＶｓ１は１次遅れで位相がずれ、上記領域２のようにダンパ要素の変位が大きくなるときには、スリップ速度Ｖｓがダンパ要素の変位に置き換えられる成分Ｖｓ２で表され、その変化ΔＶｓ２は２次遅れで位相がずれる。
【００３７】
従って、スリップ速度Ｖｓとほぼ変化の位相が一致する車輪速度Ｖｗの変化に関しても、スリップ速度Ｖｓと同様の位相遅れが発生すると言える。
【００３８】
参考として、タイヤバネの定数を一定とし、接地面のすべり要素（ダンパ要素Ｃ）を小さくしていった場合におけるタイヤバネ変形による速度変化ΔＶｓ１と、これに接地面すべり量ΔＶｓ２を加えたスリップ速度ΔＶｓの変化を調べたシミュレーション結果を図６に示す。また、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂをステップ状に変化させた場合におけるスリップ速度変化ΔＶｓを調べたシミュレーション結果を図７に示す。
【００３９】
これらの図からも、すべり要素（Ｃ）が高い時にはタイヤバネのみが伸びてΔＶｓが変化しており、すべり要素（Ｃ）が小さくなるにつれてタイヤバネの変化が減り、接地面のすべり量が増加していることが分かる。
【００４０】
そこで、本発明者らは、このような制動力の変化ΔＴＢに対するスリップ速度の変化ΔＶｓの位相遅れに着目し、この位相遅れに基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出し、アンチスキッド制御の減圧タイミングを求めることを見出した。
【００４１】
図８に、ステップ状にＷ／Ｃ圧Ｐｂを変化させた場合において、所定の差分時間ΔＴを設定し、その差分時間ΔＴにおけるＷ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂ、車輪速度Ｖｗ、車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの変化を示す。
【００４２】
この図に示されるように、領域１と領域２とを比較すると、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂや油圧差ΔＰｂに対して、車輪速度Ｖｗ、速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの波形が崩れ、これらの位相が遅れていることが確認できる。
【００４３】
従って、領域１から領域２への移行中に車輪速度Ｖｗ、速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの位相がずれていくということを利用して、車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出することが可能であると言える。例えば、車輪速度Ｖｗの位相をＷ／Ｃ圧Ｐｂの位相と比較し、車輪速度Ｖｗの位相遅れが所定のしきい値よりも大きくなった時に、車輪速度Ｖｗが落ち込んだということを検出することができる。
【００４４】
但し、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの位相と車輪速度Ｖｗの位相とを比較する場合、これらの零点が一致していないことから、比較することが難しい。このため、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂ、車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗを求め、零点をほぼ一致させるようにすれば、位相の比較を容易に行うことができる。従って、油圧差ΔＰｂの位相と速度差ΔＶｗの位相とを比較することにより、速度差ΔＶｗの位相遅れに基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出することができる。
【００４５】
なお、速度差ΔＶｗには、車体速度の減速度勾配分のオフセットが入っているため、速度差ΔＶｗは正確には零点を基準として表されない。このため、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗを取るようにすれば、車体速度の勾配分のオフセットを取り除くことが可能となり、油圧差ΔＰｂの位相と速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの位相とを比較し、差分ΔΔＶｗの位相遅れに基づいてより正確に車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出することができる。
【００４６】
次に、上記検討に基づき、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂの位相と車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ若しくはその差分ΔΔＶｗの位相との比較によって、車輪速度Ｖｗの落ち込み度合いの検出を行うパターンについての検討を行った。
【００４７】
上述したように、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂのステップ状の変化に基づいて車輪速度Ｖｗの位相遅れの検出が行われることから、アンチスキッド制御における増圧パターン、つまりＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させる際にＷ／Ｃ圧Ｐｂをステップ状に変化させ、車輪速度Ｖｗの位相遅れを検出することになる。そして、この位相遅れに基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出し、車輪速度Ｖｗの落ち込み度合いが大きくなる前、すなわち上記領域２に入る前にＷ／Ｃ圧Ｐｂの増圧を止め、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂを保持するという制御を行うことになる。これにより、μピーク近傍の制動力が得られる。
【００４８】
しかしながら、車両走行中に路面が変化する可能性があり、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂを保持しつつも路面変化に敏感に対応する必要がある。例えば、路面変化に応じて大きくＷ／Ｃ圧Ｐｂを増加させる必要がある。従って、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの保持中に路面変化による車輪速度Ｖｗの落ち込み度合いの変化を検出することも非常に重要な役割となる。このため、アンチスキッド制御における増圧パターン、保持パターン共に車輪速度Ｖｗの変化が検出できるようにパターンの選択を行うのが好ましい。
【００４９】
そこで、本発明者らは、図９に示す増圧パターンと、図１０に示す保持パターンとを考え出した。これらの図では、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの変化パターンの他、そのようなパターンでＷ／Ｃ圧Ｐｂを変化させた場合における油圧差ΔＰｂ、車輪速度Ｖｗ、車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの変化を示してある。以下、図９、図１０に基づいてアンチスキッド制御における増圧パターンと保持パターンの詳細を説明する。
【００５０】
差分時間ΔＴの半分の時間（ΔＴ／２）をパルス幅とすると、図９に示す増圧パターンでは、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期中にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧、増圧、保持、保持するという動作を行う。また、図１０に示す保持パターンでは、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期中にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧、減圧、保持、保持するという動作、すなわちステップ状に増圧させる落ち込み度合い検査用のパルスを発生させたのち、元のＷ／Ｃ圧Ｐｂを保持するという動作を行う。
【００５１】
これら増圧、保持パターンを見てみると分かるように、油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ及び差分ΔΔＶｗのパターンが同じような波形になっている。これは、比較対象となる油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ及び差分ΔΔＶｗを同じパターンとすることにより、増圧パターン及び保持パターン双方続けての比較を行えるようにするためである。
【００５２】
従って、図９、図１０に示す増圧、保持パターンを採用することにより、増圧パターン、保持パターンを連続して行っても的確に油圧差ΔＰｂと速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗとの比較が行え、増圧パターンの時だけでなく保持パターンに移行した後にも車輪速度Ｖｗの変化を検出することができる。
【００５３】
なお、演算処理のフィルタとして、単純な差分処理を採用すれば、極力遅れを伴わずに位相計算を実現できる。すなわち、通常フィルタ等を用いた場合には、演算結果に遅れ成分を伴うので位相演算の精度に悪影響を与えるが、差分処理を用いれば、極力悪影響を低減できる。なお、図９、図１０に示した油圧のパターンは、一周期で差分の影響が完結するように設定されている。すなわち、図９、図１０の油圧差ΔＰｂが一周期でもとの形に戻るように油圧Ｐｂの一周期の形が設定されている。
【００５４】
また、図９、図１０では、アクチュエータとして３位置弁、２位置弁を用いることを前提としてステップ状の油圧変化（Ｐｂ）が示されているが、例えばリニア弁等の緩やかな油圧変化を可能とするアクチュエータを用いても良い。この場合、２位置弁を用いた際のステップ状の変化における立ち上がり、立ち上がり部で発生する高調波成分である油圧変化のノイズ周波数を除いた油圧変化の設定とすると、ノイズの悪影響をさらに低減できる。
【００５５】
なお、増圧パターンにより早急にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させたい場合には、図１１（ａ）に示すように増圧パターンにおける増圧幅を変化させ、最初の一周期には増圧幅を小さく設定しておき、二周期目からは増圧幅を大きく設定することも可能である。例えば、図１１（ｂ）に示すように、保持パターンの際に位相遅れφＶｗの変化に基づいて路面変化が検出された場合には、路面変化に応じてＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させることになるが、なるべく早急にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させたい場合がある。このような場合に、増圧パターンにおける増圧幅を調整することが有効である。
【００５６】
本発明は上記検討に基づいて成され、請求項１に記載の発明においては、車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、各車輪にかかるブレーキトルク又はホイールシリンダ圧を取得するトルク取得手段と、ブレーキトルクをパルス的に変化させるトルク変化手段と、トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の変化に対する、車輪速度検出手段により検出された車輪速度の変化の位相遅れを検出する位相遅れ検出手段と、位相遅れ検出手段により検出された位相遅れが所定値以上である場合に、車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることを検出する制動状態検出手段と、を備えていることを特徴としている。
【００５７】
このように、ブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の変化に対する車輪速度の変化の位相遅れを検出し、この位相遅れが所定値以上である場合に、車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることを検出することができる。
【００５８】
請求項２に記載の発明においては、トルク変化手段にて、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させることを特徴としている。
【００５９】
このように、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させることによって、その時の車輪速度の変化を検出し、その時の車輪速度の変化の位相遅れに基づいて制動状態を検出することができる。
【００６０】
このように、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させると、制動状態検出に用いる値と、車両種々で定まっているノイズとしての共振振動とが同調せず、制動状態の検出精度およびアンチスキッド制御の正確性が向上できる。なお、サスペンション系の共振同期は、通常車体上下共振で１５Ｈｚ、車体前後共振で４０Ｈｚ程度であるので、ホイールシリンダへのパルス増圧の同期は１５Ｈｚより小さい同期とすると良い。
【００６１】
また、サスペンション系の共振現象によるノイズの影響を低減するため、１５Ｈｚよりも小さい車輪速度信号に対するフィルタ処理等による周波数解析で抽出し用いるようにすると良い。
一方、請求項３に示すように、トルク変化手段では、制動状態検出手段により車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることが検出されている場合に、ブレーキトルクの増加及び減少を交互に繰り返して同ブレーキトルクをパルス的に変化させ、制動状態検出手段により車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることが検出されていない場合に、ブレーキトルクの増加のみを繰り返して同ブレーキトルクをパルス的に変化させることもできる。
【００６２】
請求項４に記載したように、位相遅れ検出手段では、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の変化に対する前記速度差ΔＶｗの変化の位相差を前記位相遅れとして検出することができる。
また、請求項５に記載したように、位相遅れ検出手段では、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、速度差ΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の変化に対する、速度差ΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
【００６３】
また、請求項６に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、速度差ΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の差分時間前から現時点までの平均値を算出し、トルク差からその平均値を除いた値の変化に対する、速度差ΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
また、請求項７に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の変化に対する差分ΔΔＶｗの変化の位相差を位相遅れとして検出することもできる。
【００６４】
また、請求項８に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、差分ΔΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の変化に対する、差分ΔΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
さらに、請求項９に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、差分ΔΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の差分時間前から現時点までの平均値を算出し、トルク差からその平均値を除いた値の変化に対する、差分ΔΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
【００６５】
これら請求項１ないし９に記載の制動状態検出装置は、当該制動状態検出装置による制動状態の検出結果に基づいて、アンチスキッド制御を行うアンチスキッド制御装置に備えられると好適である。
【００６６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１２に、本実施形態における路面状態識別装置を適用したアンチスキッド制御装置の全体構成を示す。以下、この図に基づいてアンチスキッド制御装置の構成についての説明を行う。
【００６７】
右前輪１、左前輪２、右後輪３及び左後輪４の各々に電磁式、磁気抵抗式等のの車輪速度センサ５、６、７、８が配置され、各車輪１〜４の回転に応じた周波数のパルス信号が出力される。さらに、各車輪１〜４には、各々油圧ブレーキ装置（ホイールシリンダ）１１、１２、１３、１４が配置され、各車輪１〜４に制動力を発生させるようになっている。マスタシリンダ１６からの油圧（液圧）は、アクチュエータ（制御弁）２１、２２、２３、２４及び各油圧管路を介して、各ホイールシリンダ１１〜１４に送られる。
【００６８】
ブレーキベダル２５の踏み込み状態は、ストップＳＷ２６によって検出される。ブレーキベダル２５が踏み込まれて車両の制動が開始されると、このストップスイッチ２６からオン信号が出力され、逆に、車両の非制動時にはオフ信号が出力される。
【００６９】
リザーバ２８ａ、リザーバ２８ｂは、アンチスキッド制御中、ホイールシリンダ圧の減圧時等に各ホイールシリンダ１１〜１４から排出されたブレーキ液を一時的に貯留するものである。リザーバ２８ａ、２８ｂに貯留されたブレーキ液は、モータ（図示せず）によって駆動される油圧ポンプ２７ａ、２７ｂによって吸引、吐出される。
【００７０】
アクチュエータ２１〜２４は、電子制御回路（ＥＣＵ）４０によって制御され、アンチスキッド制御中にホイールシリンダ１１〜１４にかかるブレーキ液圧を調整し、各車輪１〜４のそれぞれに対する制動力を制御する。各アクチュエータ２１〜２４は、増圧モード、減圧モード、保持モードを有する電磁式３位置弁であり、アクチュエータ２１に示すＡ位置でホイールシリンダ１１のホイールシリンダ圧を増圧し、Ｂ位置でホイールシリンダ圧を保持し、Ｃ位置でホイールシリンダ１１に係わっていたブレーキ液をリザーバ２８ａに逃がしホイールシリンダ圧を減圧する。なお、他のアクチュエータ２２〜２４もこれと同様の作動を行う。これらの３位置弁は非通電時に増圧モードとなり、通電時にその電流レベルにより保持または減圧モードとなる。
【００７１】
電子制御回路４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等から成るマイクロコンピュータから構成されている。この電子制御回路４０は、イグニッションスイッチ４１がオンされることによって、図示しない電源から電力が供給され、車輪速度センサ５〜８及びストップスイッチ２６からの信号を受け、ブレーキ力制御のための演算制御等を行い、アクチュエータ２１〜２４に対する駆動制御信号を出力する。
【００７２】
図１３に、電子制御回路４０の制御ブロックの一部を表した図を示す。この図に示されるように、電子制御回路４０には、ピークサーチ部５０とリカバリー部６０、及び油圧サーボ７０が備えられている。ピークサーチ部５０とリカバリー部６０とがスイッチ７１によって選択可能に構成され、車両の状態に応じてピークサーチ部５０による制御を行うか、もしくはリカバリー部６０による制御を行うかが選択されたのち、ピークサーチ部５０とリカバリー部６０のいずれか一方からの制御信号が油圧サーボ７０に伝えられるようになっている。そして、油圧サーボ７０によって、電磁弁２１〜２４を増圧モードに切替える増圧時間、減圧モードに切替える減圧時間、保持モードに切替える保持時間が算出されると共に、増圧・減圧・保持時間からＷ／Ｃ圧Ｐｂの算出値が求められ、各種電磁弁コントローラの制御が行われるようになっている。なお、スイッチ７１は通常時にはピークサーチ部５０側に接しており、後述するように車輪速度Ｖｗの落ち込み量が大きくなるとリカバリー部６０側に接するようになっている。
【００７３】
ピークサーチ部５０は、上記した図９、図１０で説明した増圧、保持パターンを出力してμピークの近傍の制動力が得られるようなＷ／Ｃ圧制御を行う役割を果たす。このピークサーチ部５０には、油圧サーボ７０が算出したＷ／Ｃ圧Ｐｂに基づいて油圧差ΔＰｂを算出する油圧差算出部５１と、車輪速度センサ５〜８からの信号に基づいて車輪速度ｖｗの速度差ΔＶｗを算出する速度差算出部５２とが備えられていると共に、これら各部５１、５２による算出値に基づいて位相差を検出する位相検出部５３と、検出された位相差に基づいて増圧・保持パターンの選択を行う増圧・保持パターン選択部５４とが備えられている。これらの構成により、増圧・保持パターンが選択されると、油圧サーボ７０によって算出されたＷ／Ｃ圧Ｐｂと選択された増圧・保持パターンとが足し合わされ、実際に要求されるＷ／Ｃ圧Ｐｂに対応する制御信号ＰＮが、スイッチ７１を介して油圧サーボ７０に伝えられるようになっている。なお、油圧差算出部５１、速度差算出部５２、位相検出部５３が、本発明にいうブレーキトルクに影響する値の検出手段、車輪速度の変化を検出する手段、位相差を検出する手段に相当し、油圧差算出部５１および速度差算出部５２では、言い換えれば、それぞれ油圧差ΔＰｂを算出する差分処理および速度差ΔＶｗを算出する差分処理が行われている。なお、位相検出部５３の詳細については後述する。
【００７４】
リカバリー部６０は、摩擦の高い路面から低い路面に移ったり、路面μが一定でない状態（まだら状態）になっているために、μピークよりも高いＷ／Ｃ圧が加えられ車輪速度が落ち込んでしまった場合に、適切にその落ち込みを修復する役割を果たす。このリカバリー部６０には、μピーク近傍となる最大摩擦力相当の圧力ＰＭを推定する最大摩擦力相当圧力推定部６１と、車輪速度Ｖｗの変化に基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込み量ＷＰを算出する落ち込み量算出部６２とが備えれている。これら最大摩擦相当圧力ＰＭと落ち込み量ＷＰとから要求されるＷ／Ｃ圧Ｐｂに対応する制御信号ＰＮが求められる。そして、落ち込み量算出部６２で算出された落ち込み量ＷＰが所定のしきい値よりも大きい場合には、スイッチが駆動されてリカバリー部６０側に接し、最大摩擦相当圧力ＰＭと落ち込み量ＷＰとから求められた制御信号ＰＮが油圧サーボ７０に伝えられるようになっている。
【００７５】
ここで、位相検出部５３の概略図を図１４に示し、位相検出部５３の詳細について説明する。位相検出部５３は、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂの位相と車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ又はその差分ΔΔＶｗの位相との差を検出する。
【００７６】
但し、本実施形態では、油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗに含まれ得るオフセットを除去し、検出ノイズを極力少なくするべく、油圧差ΔＰｂからは油圧差ΔＰｂの平均値Ｍｅａｎ（ΔＰｂ）、速度差ΔＶｗからは速度差ΔＶｗの平均値Ｍｅａｎ（ΔＶｗ）、差分ΔΔＶｗからは差分ΔΔＶｗの平均値Ｍｅａｎ（ΔΔＶｗ）をそれぞれ差し引いた値を位相検出部５３への入力値として用いている。
【００７７】
なお、位相検出部５３に入力される油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗの検出タイミング、すなわち油圧差検出部５１や速度差検出部５２での検出タイミングが一致していないと正確な位相差を検出できないため、位相検出部５３の差分時間ΔＴ、パルス幅ΔＴ／２、増圧、保持パターンの一周期を共通させており、本実施形態では、差分時間ΔＴ＝０．１ｓｅｃ、パルス幅ΔＴ／２＝０．０５ｓｅｃ、一周期＝０．２ｓｅｃに設定している。また、油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗの各平均値はパルス同期Ｔ＝０．２ｓｅｃ毎に算出されたものを用いている。
【００７８】
そして、位相検出部５３では、以下の数式に基づいて位相差を検出している。これらの数式のうち、数９は１次遅れモデルを示し、数１０はモデルパラメータを示し、数１１は回帰ベクトルを示している。そして、数１２は最小２乗法を用いてモデルのパラメータを導出する推定式を示している。なお、ａ、ｂは定数ｅ（ｔ）はエラー分を示す。
【００７９】
【数９】
【００８０】
【数１０】
【００８１】
【数１１】
【００８２】
【数１２】
【００８３】
そして、数１２から求められたパラメータから位相遅れが算出される。これらの数式のうち、数１３はｆｏでの伝達式を示しており、数１４はｆｏでのゲイン計算式を示しており、数１５はｆｏでの位相遅れの計算式を示している。なお、ｆｏは周波数である。
【００８４】
【数１３】
【００８５】
【数１４】
【００８６】
【数１５】
【００８７】
また、パラメータ推定する入出力の時間幅を広げると、以下の式で表される。これらの数式のうち数１６は数９の１次遅れモデルを修正した修正モデル式であり、数１７は修正モデル式における回帰ベクトルを示している。この回帰ベクトルの式を上記数１２に代入することで、同様に最小２乗法を用いたパラメータを導出することができる。
【００８８】
【数１６】
【００８９】
【数１７】
【００９０】
なお、ここでは最小２乗法を用いたパラメータによるモデル同定を利用する場合を説明しているが、この他、相関法や逐次最小２乗法、逐次相関法なども利用できる。参考として、相関法による推定式を数１８、数１９、数２０に示す。これらの数式のうち、数１８は回帰ベクトル、数１９は相関ベクトル、数２０はモデルの推定式を示している。
【００９１】
【数１８】
【００９２】
【数１９】
【００９３】
【数２０】
【００９４】
図１４では、ｕ（ｔ）＝ΔＰｂ−Ｍｅａｎ（ΔＰｂ）、ｙ（ｔ）＝−（ΔＶｗ−Ｍｅａｎ（ΔＶｗ））又はｙ（ｔ）＝−（ΔΔＶｗ−Ｍｅａｎ（ΔΔＶｗ））と置き換えて位相比較器５３に入力しているが、サスペンションノイズ対策としてｙ（ｔ）の値をローパス処理したものを入力してもよい。この場合、フィルタする周波数はサスペンション周波数を除けるように設計する。例えば、４０Ｈｚのサスペンション周波数を除くようにする。
【００９５】
また、位相比較器５３に入力するとき、入力ゲインの大小による位相計算の応答結果に与える影響を除くため、ｕ（ｔ）、ｙ（ｔ）のゲインを一定に保つようにすることも効果がある。
【００９６】
これは、ｕＫ、ｙＫをｕＫ＝ｋ×ｕ（ｔ）＋（１−ｋ）×ｕｋおよびｙｋ＝ｋ×ｙ（ｔ）＋（１−ｋ）×ｙｋ（ただし、ｋは定数（例えば０．２）である）により求め、ｕ（ｔ）＝ｕ（ｔ）／ｕｋ；ｙ（ｔ）＝ｙ（ｔ）／ｙｋとすることで可能である。なお、ｕｋはｕ（ｔ）のゲインであり、ｙｋはｙ（ｔ）のゲインである。
【００９７】
次に、上記構成の電子制御回路４０が実行するアンチスキッド制御を、図１５、図１６に基づいて説明する。
【００９８】
図１５は、アンチスキッド制御全体を示すフローチャートである。この制御は、一定の車輪速度サンプリング間隔に従って実行され、本実施形態の場合ではＣＰＵの割り込み機能を用いてこれを実現している。割り込み間隔は例えば８ｍｓｅｃ程度に設定される。
【００９９】
まず、ステップＳ１００では推定車体速度ＶＢを演算する。例えば、車輪速度ＶＢの最大値に基づいて推定車体速度の演算を行っている。すなわち、後述するステップＳ３００で演算される各車輪の車輪速度Ｖｗ＊＊の中から最大車輪速度を選択すると共に、前回の推定車体速度演算処理によって得られた前回の推定車体速度に対して、実際の車両走行状態で取り得る車両加速度の上限値と下限値（車両減速度の上限値に相当）とを設定し、最大車輪速度が上・下限値によって規定される範囲内の速度であれば、その最大車輪速度を推定車体速度ＶＢとし、範囲外であれば、上・下限値によって規定される制限速度を推定車体速度ＶＢとする。
【０１００】
続く、ステップＳ２００ではアンチスキッド制御の開始、終了を判定する。例えば、ブレーキＳＷ２６がＯＮしており４輪のうちいずれかが指定減速度を上回った時がアンチスキッド制御の開始条件としている。具体的には、フロント輪が０．８Ｇ、リア輪が０．６Ｇで制御開始と判定する。
【０１０１】
なお、μピークは、路面、速度によって異なるため、ここではアスファルト路面を想定し、速度に応じて上記制御の開始判定レベルをマップで切り替えるようにしている。
【０１０２】
そして、ステップＳ３００では、各輪の車輪速度センサからの信号のパルス幅より計算した車輪速度をもとに、各輪のＷ／Ｃ圧Ｐｂをコントロールすることを行っている。
【０１０３】
図１６は、各輪制御の詳細を示したフローチャートであり、この図に基づき各輪制御について説明する。
【０１０４】
まず、ステップＳ１０１では、上述した位相差検出部５３により、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂと車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ又はその差分ΔΔＶｗに基づいて、各輪における位相遅れφ＊＊を演算する。続く、ステップＳ１０２では、車輪速度Ｖｗと推定車体速度ＶＢに基づいて、車輪速度Ｖｗが最大摩擦力に相当するピークのスリップ率から落ち込んだ場合の処理に必要なパラメータであるＷパラメータＷＰ＊＊を計算する。このＷパラメータは、従来制御と同様にピークを超えた場合に発生する加速度をフィードバックする方法であるが、速度の偏差を以下のように微分項、定常項、積分項として各項にＫ１、Ｋ２、Ｋ３の重みづけし、これらを足し合わせたものである。
【０１０５】
【数２１】
ＷＰ＊＊＝Ｋ１（ΔＶｗ＊＊−ΔＶＢ）＋Ｋ２（Ｖｗ＊＊−ＶＢ）＋Ｋ３Σ（Ｖｗ＊＊−ＶＢ）
ただし、ΔＶｗ＊＊、ΔΔＶｗ＊＊、ΔＶＢは、以下の数式のように０．１ｓｅｃに相当する
期間の変化を求めている。
【０１０６】
【数２２】
ΔＶｗ＊＊ ＝Ｖｗ＊＊（ｎ）−Ｖｗ＊＊（ｎ−Ｎ）
【０１０７】
【数２３】
ΔΔＶｗ＊＊＝ΔＶｗ＊＊（ｎ）ーΔＶｗ＊＊（ｎ−Ｎ）
【０１０８】
【数２４】
ΔＶＢ＝ＶＢ（ｎ）−ＶＢ（ｎ−Ｎ）
なお、Ｎ＝０．１ ／Ｔｓ（ただし、Ｔｓはサンプリングサイクルを示す）である。
【０１０９】
続いて、ステップ１０３では、パラメータＷＰ＊＊の絶対値が所定のしきい値Ｋｒｅｃよりも大きいか否かを判定し、制動力がμピークを超えていたり、段差等でタイヤに外力が加わった可能性があるか否かを判断する。そして、肯定判定されれば、ステップＳ１０４、Ｓ１０５に進んでリカバリー処理に移り、否定判定されればステップＳ１０６〜Ｓ１０９に進んでピークサーチ処理に移る。
【０１１０】
リカバリー処理では、車輪速度の急な落ち込みから適性なスリップ率に復帰させる処理が行われる。以下に、リカバリー処理について示す。
【０１１１】
ステップＳ１０４では、最大摩擦力を発生させる相当の油圧ＰＭ＊＊を求める。ここでの式は以下のように導かれている。すなわち、数２５に示す車輪減速度Ｖｗ＊＊′とブレーキ圧Ｐｂ＊＊の関係は、最終的には数２６に示すような車体加速度ＶＢ′で最大摩擦力Ｆｍａｘに釣り合うブレーキ圧ＰＭ＊＊の関係に置き換えられる。数２５、数２６からＦｍａｘを除くことによりＰＭ＊＊を求める数２７に変形できる。但し、Ｖｗ＊＊′、ＶＢ′共に微分を必要とし、そのまま計算するとノイズが大きくなるため、微分をとりやめ、数２７を一定時間積分して平均化した数２８にて計算している。そして、ＰＭ＊＊とＶＢ′がわかればＦｍａｘを求めることもできる。言い換えれば数２７は最大摩擦力のオブザーバとなっている。
【０１１２】
【数２５】
Ｉ／ｒＶｗ＊＊′＝Ｆｍａｘ−Ｋｐａｄ・Ｐｂ＊＊
【０１１３】
【数２６】
Ｉ／ｒＶＢ′＝Ｆｍａｘ−Ｋｐａｄ・ＰＭ＊＊
【０１１４】
【数２７】
ＰＭ＊＊＝Ｉ／ｒ／Ｋｐａｄ（Ｖｗ＊＊′−ＶＢ′）＋Ｐｂ＊＊
【０１１５】
【数２８】
【０１１６】
ただし、ΔＶｗ＊＊、ΔＶＢは、以下の数式のように０．１ｓｅｃに相当する期間の変化を求めている。
【０１１７】
【数２９】
ΔＶｗ＊＊ ＝Ｖｗ（ｎ）−Ｖｗ（ｎ−Ｎ２）
【０１１８】
【数３０】
ΔＶＢ＝ＶＢ（ｎ）−ＶＢ（ｎ−Ｎ２）
なお、Ｉは車輪の慣性モーメント、ｒはタイヤ半径、Ｖｗ＊＊′は車輪加速度、Ｆｍａｘは最大摩擦力、Ｋｐａｄはブレーキパッド定数、Ｐｂ＊＊は現在のＷ／Ｃ圧、Ｎ２は０．１ｓｅｃ相当のサンプリング個数（＝０．１／Ｔｓ）である。
【０１１９】
そして、ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で求めた最大摩擦力Ｆｍａｘに釣り合うブレーキ圧ＰＭ＊＊の値と、速度差のフィードバック要素であるＷＰ＊＊にゲインＫｗｐを掛けたものとを足し合わせ、必要とされるＷ／Ｃ圧（出力油圧）ＰＮ＊＊を計算する。
【０１２０】
一方、ピークサーチ処理では、位相差検出部によって検出された位相差に基づいて、アンチスキッド制御における増圧パターン、保持パターンいずれを行うかを選択する。
【０１２１】
まず、ステップ１０６では、検出された位相差φ＊＊が所定のしきい値φｔｈより大きいか否かを比較する。そして、位相遅れが小さい、所定のしきい値φｔｈよりも小さい場合（例えば図２の領域１の場合）には、ステップＳ１０７に進み増圧パターンが採用される。逆に、位相遅れが大きく、所定のしきい値φｔｈよりも大きい場合はすでに制動力がμピーク近くにあると判断され、ステップＳ１０８に進み保持パターンが採用される。
【０１２２】
なお増圧パターンは図１０に示す様に最初のステップは増圧幅は小さいが２ステップ以降は路面の移り変わりに早く対応するために、大きな上げ幅としてある。また、保持パターンは保持パターンに入る前に電磁弁に送られた保持出力以外の信号が増圧信号か減圧信号かによって、保持パターンを開始する信号を切り替えている。すなわち、保持以外の最後の出力が増圧であれば減圧が先行した保持パターンとなり、保持以外の最後の出力が減圧であれば増圧が先行した保持パターンとなる。
【０１２３】
また、このとき、増圧パターン、保持パターンともにパターン開始からの時間でΔＰＮ出力するようにしている。すなわち増圧パターン開始後０．０５ｓｅｃ経過したらホイールシリンダ圧を０．５ＭＰａ増加、増圧パターン開始後０．１ｓｅｃ経過したらさらにホイールシリンダ圧を０．５ＭＰａ増加する様にΔＰＮを出力する。
【０１２４】
同様に保持パターンの場合は保持パターン開始後０．０５ｓｅｃ経過したら０．０５ＭＰａ増加、保持パターン開始後０．１ｓｅｃ経過したらさらに０．０５ＭＰａ減圧する様にΔＰＮを出力する。
【０１２５】
この時、ΔＰＮの値があまりに小さすぎると、最終的に電磁弁に送られる増圧信号ＴＵＰ＊＊や減圧信号ＴＤＷ＊＊が小さくなり、電磁弁が応答しなくなる。また、応答しても車輪速度の変化が現れないほど小さいと位相遅れが検出できない。
【０１２６】
従って、ＴＵＰ＊＊、ＴＤＷ＊＊ともに３ｍｓｅｃ以上となるようにΔＰＮを選んでいる。すなわち、ＴＵＰ＊＊を３ｍｓｅｃのパルス幅としたときに計算される変化幅をΔＰＮ３とすると、増圧の場合には数３１のように表され、マスタシリンダ圧ＰＭ／Ｃが検出可能な圧力センサがある場合には数３２のように表される。
【０１２７】
【数３１】
ΔＰＮ３＝ＫＵＰ・ＴＵＰ＊＊
【０１２８】
【数３２】
ΔＰＮ３＝（ＰＭ／Ｃ−Ｐｂ＊＊）ＥＸＰ（−ＫＵＰ・ＴＵＰ＊＊）
同様に減圧時の場合、ＴＤＷ＊＊を３ｍｓｅｃのパルス幅とした時に計算される変化幅をΔＰＮ３とすると、数３３のように表される。
【０１２９】
【数３３】
ΔＰＮ３＝Ｐｂ＊＊（１−ＥＸＰ（−ＫＤＷ・ＴＤＷ＊＊））
これらの値をＰｂ＊＊を変数とするマップにもつ。そして、ΔＰＮ３が希望する変動幅である０．５ＭＰａより小さい場合は、ΔＰＮ＝ΔＰＮ３とし、大きい場合は、電磁弁が動くだけのパルス幅が出力できるので、ΔＰＮ＝０．５ＭＰａとする。
【０１３０】
このように計算されたΔＰＮを用いて、ステップＳ１０９では、ΔＰＮ＊＊をＰｂ＊＊と足し合わせ、必要とされるＷ／Ｃ圧（出力油圧）ＰＮ＊＊として出力する。
【０１３１】
そして、ステップＳ１１０において、ステップ１０５若しくはステップＳ１０９で設定されたＷ／Ｃ圧ＰＮ＊＊を実現するように、電磁弁タイマー出力値であるＴＵＰ＊＊とＴＤＷ＊＊を油圧サーボ７０で演算する。図１５に、この油圧サーボ７０での演算フローチャートを示す。
【０１３２】
まず、ステップＳ４０１では１サイクル前で実現出力した、推定油圧である現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊と必要とされるＷ／Ｃ圧ＰＮ＊＊とを大小比較し、ＰＮ＊＊が大きい場合はステップＳ４０２以降の増圧処理、小さい場合はステップＳ４１２以降の減圧処理に移る。
【０１３３】
ステップＳ４０２では、目標圧ＰＮ＊＊と最大圧ＫＰＭＡＸ、例えば３０Ｍｐａとを大小比較しする。そして、最大圧ＫＭＡＸの方が大きい場合は、無条件にステップＳ４０５に進んで最大圧ＫＰＭＡＸをＰＭＡＸ＊＊に設定し、ステップＳ４０８でサンプリング間隔ＴｓをＴＵＰ＊＊にセットしてフルに増圧を出力すると共に、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を最大圧に設定する。逆に、目標圧ＰＮ＊＊が最大圧ＫＰＭＡＸより小さい場合、ステップＳ４０３で、サンプリング間隔Ｔｓ時間だけＴＵＰ＊＊を出力した場合の増圧量に相当するＫＵＰを現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊に足した圧力ＰＭＡＸ＊＊を計算する。
【０１３４】
そして、ステップ４０４で、圧力ＰＭＡＸ＊＊と目標圧ＰＮ＊＊を大小比較する。目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＡＸ＊＊より大きい場合は、ステップＳ４０８に進み、上記と同様の処理が成される。また、目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＡＸ＊＊より小さい場合は、ステップＳ４０６で下記の数３４を用いて目標圧ＰＮ＊＊を実現できるＴＵＰ＊＊を計算する。
【０１３５】
【数３４】
ＴＵＰ＊＊＝（ＰＮ＊＊−Ｐｂ＊＊）／ＫＵＰ
そして、ステップＳ４０７では、Ｓ４０６で計算されたタイマー値ＴＵＰ＊＊を電磁弁の最小駆動時間であるＫＴＵＰＭＩＮと大小比較し、この値より小さい場合には増圧弁の開閉動作は保証されず、誤差および制御エラーの原因となる。従って、ＫＴＵＰＭＩＮより小さい場合はタイマー値ＴＵＰ＊＊も出力されず、また現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊も更新されることなく次の割り込みサイクルへ進む。逆に、ＫＴＵＰＭＩＮより大きい場合はステップＳ４０９に進み、現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を更新する。
【０１３６】
このようにしてステップＳ４０８、Ｓ４０９での処理を終えると、ステップＳ４１０に進み、タイマー値ＴＵＰ＊＊を電磁弁駆動タイマーにセットし、処理を終了する。
【０１３７】
一方、減圧処理についても増圧処理と同様であり、ステップＳ４１２では、目標圧ＰＮ＊＊と最小圧ＫＰＭＩＮ、例えば０．２Ｍｐａとを大小比較する。そして、目標圧ＰＮ＊＊の方が小さい場合は、無条件にステップＳ４１５に進んで最小圧ＫＰＭＩＮをＰＭＩＮ＊＊に設定し、ステップＳ４１８でサンプリング間隔ＴｓをＴＤＷ＊＊にセットしてフルに減圧を出力すると共に、現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を最小圧に設定する。逆に、目標圧ＰＮ＊＊が最小圧ＫＰＭＩＮより大きい場合、ステップＳ４１３で、サンプリング間隔Ｔｓ時間だけＴＤＷ＊＊を出力した場合の減圧量に相当するＫＤＷを下記の数３５に代入し、圧力ＰＭＩＮ＊＊を計算する。
【０１３８】
【数３５】
ＰＭＩＮ＊＊＝Ｐｂ＊＊・ＥＸＰ（−ＫＤＷ・Ｔｓ）
そして、ステップ４１４で、圧力ＰＭＩＮ＊＊と目標圧ＰＮ＊＊とを大小比較する。目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＩＮ＊＊より小さい場合は、ステップＳ４１８に進み、上記と同様の処理が成される。また、目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＩＮ＊＊より大きい場合には、ステップＳ４１６で下記の数３６を用いて目標圧ＰＮ＊＊を実現できるＴＤＷ＊＊を計算する。
【０１３９】
【数３６】
ＴＤＷ＊＊＝−１／ＫＤＷ・ｌｏｇ（ＰＮ＊＊／Ｐｂ＊＊）
そして、ステップＳ４１７では、Ｓ４１６で計算されたタイマー値ＴＤＷ＊＊を電磁弁の最小駆動時間であるＫＴＤＷＭＩＮと大小比較し、この値より小さい場合には減圧弁の開閉動作は保証されず、誤差および制御エラーの原因となる。従って、ＫＴＤＷＭＩＮより小さい場合はタイマー値ＴＤＷ＊＊も出力されず、また現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊も更新されることなく次の割り込みサイクルへ進む。逆に、ＫＴＤＷＭＩＮより大きい場合はステップＳ４１９に進み、現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を更新する。
【０１４０】
このようにしてステップＳ４０８、Ｓ４０９での処理を終えると、ステップ４２０に進み、タイマー値ＴＤＷ＊＊を電磁弁駆動タイマーにセットし、処理を終了する。なお、油圧差ΔＰｂは上記現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊より、ΔＰｂ＊＊＝Ｐｂ＊＊（ｎ）−Ｐｂ＊＊（ｎ−Ｎ）として求められる。
【０１４１】
このようにして、目標圧力を実現しながら、アンチスキッド制御を行った場合におけるタイミングチャートを図１８に示す。この図は、速度７０Ｋｍ／ｈからのブレーキングを行った時のアンチスキッド制御波形の一部を示したものである。図１８（ａ）には車輪速度ＶＷ、推定油圧Ｐｂ、伝達ゲイン、位相遅れφが示され、図１８（ｂ）には油圧差ΔＰｂ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶＷが示され、図１８（ｃ）には、油圧差ΔＰｂと差分ΔΔＶＷとからオフセット分を除き符合を反転させたもの、すなわち｛−（ΔΔＶｗ−Ｍｅａｎ（ΔΔＶｗ））｝と｛ΔＰｂ−Ｍｅａｎ（ΔＰｂ）｝が示されている。
【０１４２】
最終的な位相遅れφは図１８（ｃ）に示す値から演算される。図１８（ｃ）から分かるように油圧Ｐｂが上昇して行くと、油圧Ｐｂの変化に対して速度差ΔＶｗの差であるΔΔＶｗの変化が明らかに様子が変わり、遅れてくる所がある。この変化を検出して位相遅れφが変化している。そして、位相遅れφがしきい値φｔｈを下回ったところで保持パターンに変化し推定油圧Ｐｂがほぼ一定となっている。
【０１４３】
このように、上記のように目標圧力を実現させながらアンチスキッド処理を行うことにより、制動力ピークを超えることによる車輪速度の落ち込みを少なくでき、十分な制動力が得られるようにすることができる。
【０１４４】
（他の実施形態）
上記説明では、増圧パターンの一例として、図１９（ａ）に示すようなパターンを示したが、図１９（ｂ）、（ｃ）に示すような増圧パターンとしてもよい。
【０１４５】
すなわち、図１９（ｂ）にしめすように、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期中にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧、増圧、保持、増圧するという動作を行っても良いし、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期を１／３に分割し、１／３の期間に増圧、増圧、増圧という動作を行うようにしても良い。
【０１４６】
また、上記実施形態において、マスター油圧センサーでマスター圧ＰＭが計測できる場合には、上記ステップＳ４０３、Ｓ４０６の式をそれぞれ下記の数３７、数３８のように変更できる。
【０１４７】
【数３７】
ＰＵＰＭＡＸ＊＊＝Ｐｂ＊＊＋（ＰＭ−Ｐｂ＊＊）ＥＸＰ（−ＫＵＰ・Ｔｓ）
【０１４８】
【数３８】
ＴＵＰ＊＊＝−１/ＫＵＰ・ｌｏｇ（（ＰＭ−ＰＮ＊＊）/（ＰＭ−Ｐｂ＊＊））
また、上記実施形態では、ブレーキトルクに影響する値として、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂを用いているが、ブレーキトルクに影響を与える他のパラメータ、またはブレーキトルク自身を用いても良い。
【０１４９】
また、図９、図１０の油圧Ｐｂの一周期の増圧パターンおよび図１９（ｂ）、（ｃ）に示す一周期の増圧パターンにおける各増圧パルスの単位時間あたりの出力数、すなわち増圧パルス周期あるいは／および周波数は、所定周期あるいは所定周波数に制限する方が良い。たとえば、各車輪には主にサスペンション系の共振振動が伝達されるが、このサスペンション系の共振振動とは、車体の揺れあるいはエンジンの振動とサスペンション系自身の振動との共振現象によるものであり、車種により各々異なるものであるが、多くは、約１５ヘルツから４０ヘルツ程度の共振周波数をもっている。たとえば１５ヘルツの共振周波数は車両の上下方向の共振現象の周波数であり、４０ヘルツの共振周波数とは車両の前後方向の共振現象の周波数である。よって、このような１５ヘルツおよび４０ヘルツの周波数あるいは／および周期を除いた増圧パルスの周波数あるいは／および周期とすれば、サスペンション系の共振周波数が油圧差ΔＰｂ演算あるいは油圧Ｐｂ自体の演算の際に用いる信号に悪影響を与えにくくなり、ノイズの影響を低減することができる。また、増圧パルス自体すなわち増圧パルスによる油圧振動および／あるいは弁等のアクチュエータ自体の振動とサスペンション系の振動とがさらに共振する可能性も低減することができる。なお、通常、１秒間に４０回以上の増圧パルスを出力することはアクチュエータ（電磁弁）の性能上困難である場合が多いため、増圧パルスの周期あるいは／および周波数は、１５ヘルツより小さい値、より効果を増すために１０ヘルツ以下とすることが望ましい。
【０１５０】
また、サスペンション系等の共振現象による悪影響を極力除去する際に、上述の如く増圧パルスの周期あるいは／および周波数を考慮するだけではなく、車輪速度Ｖｗの信号の処理時に、バンドパスフィルタあるいはローパスフィルタ等により、サスペンション系の共振周波数を除いてもよい。この際には、１５ヘルツおよび／あるいは４０ヘルツを中心としたプラスマイナス５ヘルツぐらいを車輪速度Ｖｗの信号から除去してもよいし、１５ヘルツより小さい周波数成分のみ、あるいは／および４０ヘルツよりも大きい周波数成分のみで車輪速度Ｖｗ演算をするようにしてもよい。この際にも、サスペンション系の共振によるノイズ信号を車輪速度信号から除去でき、演算精度を向上することができる。
【０１５１】
なお、車輪速度信号に対するサスペンション系の共振周波数相当の信号成分の除去は、増圧パルス側とともに採用してもよいし、各々ごとに採用してもよい。
【０１５２】
また、上述までの実施形態では、図１２で示した３位置弁を用いたアンチスキッド制御装置に適用していたが、この３位置弁２１〜２４に代えて、２位置弁を用いるようにしてもよい。この際、一例としては、３位置弁２１に代えて、マスタシリンダ１６からホイールシリンダ１１までの間の管路に増圧、保持をする増圧２位置弁と、この増圧２位置弁からリザーバの問に設けられ、減圧、保持をする減圧２位置弁とを採用するようにしてもよい。また、この増圧２位置弁に代えて、リニア弁を採用するようにしてもよい。このリニア弁は、通常状態では連通状態であり、ソレノイドヘの通電量に応じて弁体の弁座からのリフト量をリニアに可変調整することができるものである。このようなリニア弁を増圧弁として用いる場合には、図９、図１０、図１９に示した増圧パルスの増圧立上りに発生する高調波成分を除去するようにすると、油圧差ΔＰｂを演算する際のノイズの影響を抑制することができる。なお、この高調波成分とは、増圧パルスの立ちあがり時にきわめて大きい周波数である油圧変動が発生するが、この油圧変動を指す。この油圧変動は油圧差ΔＰｂを演算する際のノイズとなるので、リニア弁を増圧弁として用いる場合には、パルス立ちあがりから保持に入る角の部分を緩やかにするように増圧パルス波形を形成するのが望ましい。
【０１５３】
また、段差、悪路などの荒れた路面に対応したロジックを図２０に示す。この図は、上述した実施形態の図１３に対して、共振検出部８０、第２増圧パターン選択部８１およびスイッチ部８２が備えられたものである。段差、悪路状態などサスペンションの共振が大きい時、車輪速度の変化が位相検出に影響する。従って、位相とは独立に別途サスペンション上下（約１５Ｈｚ）又はサスペンション前後（約４０Ｈｚ）の共振検出を共振検出部８０にて行い、共振値（ゲイン）が大きい場合、すなわち段差が大きい状態あるいは路面状態が荒れている状態（悪路状態）の少なくとも一方の場合には、スイッチ部８２での選択により、第２増圧パターン選択部８１から通常増圧パターンより大きな増圧勾配を出力する。採用する共振数端数（例えば１５Ｈｚ、４０Ｈｚ）は車両により調整する。図２０において、一点鎖線より下の部分は前出の実施形態（図１３参照）と同等であり、一点鎖線の上部の共振検出部にてサスペンション振動のゲインを計測し共振ゲインがしきい値よりも大きな場合、より大きな増圧勾配を出力する。これにより増圧遅れが減少できる。
【０１５４】
なお、本発明におけるアンチスキッド制御装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、従来における車輪速度と車輪加速度を用いたアンチスキッド制御を示す特性図、（ｂ）は、従来におけるμ特性図である。
【図２】時間に関する制動力の増圧特性と車輪速度の増圧特性、およびμーＳ特性を示す図である。
【図３】油圧変化に対する応答を示す図である。
【図４】ブレーキ力変化と速度変化をモデル的に示した図である。
【図５】ブレーキ力変化と速度変化をモデル的に示した図である。
【図６】接地面のダンパー要素を変化させた場合におけるタイヤバネの変形及び接地面すべり量を示した図である。
【図７】接地面のダンパー要素を変化させた場合におけるＷ／Ｃ圧Ｐｂに対する車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗの変化を示した図である。
【図８】油圧変化に対する速度変化の応答の取り出し方を示す図である。
【図９】増圧のための油圧出力パターンを示す図である。
【図１０】制動ピーク保持のための油圧出力パターンを示す図である。
【図１１】増圧パターンの増圧幅について説明した図である。
【図１２】本発明の一実施形態が適用されるアンチスキッド制御装置の全体構成を示した図である。
【図１３】アンチスキッド制御システムを示すブロック図である。
【図１４】位相差検出部の概要を示した図である。
【図１５】図１２に示すアンチスキッド制御装置が行うアンチスキッド制御のフローチャートである。
【図１６】図１５に示す各輪制御の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】図１６に示す油圧サーボ７０が行う油圧演算フローチャートである。
【図１８】アンチスキッド制御実行時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図１９】他の実施形態で示す増圧パターンの変形例を示す図である。
【図２０】他の実施形態で説明するアンチスキッド制御システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１〜４…車輪、５〜８…車輪速度センサ、１１〜１４…Ｗ／Ｃ、
２１〜２４…電磁弁、４０…ＥＣＵ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪のスリップを回避し、十分な制動力が得られるように制御を行うアンチスキッド制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、制動時の制御として、例えばアンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）が知られている。このアンチスキッド制御は、図１（ａ）に示す様に、車輪のスリップ率Ｓが増加すると摩擦係数μの勾配が所定のスリップ率Ｓｍ（例えば１０％）をピークとして大きく変化する（μピークを有する）という特性に着目して、車輪の制動力を制御するものである。具体的には、図１（ｂ）に示すように車輪速度Ｖｗと車輪加速度Ｖｗ’とからブレーキの増減圧のタイミングを計算し、ホイール毎のブレーキ油圧の制御を行う。
【０００３】
ここで、各車輪毎の車輪加速度Ｖｗ＊＊′は、数１の関係を有している。但し、「＊＊」は各車輪を示す添え字であり、右前輪に関する場合は「ＦＲ」、左前輪に関係する場合は「ＦＬ」、右後輪に関する場合は「ＲＲ」、左後輪に関する場合は「ＲＬ」を意味する。以下の説明において記載する「＊＊」も同様の意味である。
【０００４】
【数１】
Ｉ／ｒＶｗ＊＊′＝Ｆｍａｘ−Ｋｐａｄ・Ｐｂ＊＊
但し、Ｉは車輪の慣性モーメント、ｒはタイヤ半径、Ｖｗ＊＊′は車輪加速度、Ｆｍａｘは最大摩擦力、Ｋｐａｄは定数、Ｐｂ＊＊は現在のホイールシリンダ圧を示すものとする。
【０００５】
この式の右辺第２項に示されるＫｐａｄ・Ｐｂ＊＊はブレーキ力を表している。数１からわかるように、スリップ率が小さい領域（図１（ａ）中の領域１）ではブレーキ力が増えると摩擦力も増加するため加速度Ｖｗ＊＊′に大きな変化はないが、ブレーキ力が最大摩擦力Ｆｍａｘを超える（図１（ａ）中の領域２）と車輪加速度Ｖｗ＊＊′に直接反映することになる。
【０００６】
一方、車体速度ＶＢは４輪の最大車輪速度などから求められ、車体速度ＶＢに対する車輪速度Ｖｗ＊＊の速度差によって算出されるスリップ率が、通常、制動力ピークに位置する目標スリップ率（例えば１０％）となるようにブレーキの増減圧が制御される。例えば、車体速度ＶＢと車輪速度Ｖｗ＊＊との速度差が大きな場合には、ブレーキの減圧が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
車体停止時の減速度の最大値は路面により異なり、アスファルトなどの摩擦の高い路面で最大で１．０Ｇ近くになる。従って、摩擦力のピークを超えたことを判断するためには１．０Ｇ以上の高い減速度が発生するまで待つ必要がある。しかしながら、このような状態まで待つと車輪速度が落ち込み、スリップが深くなる原因となっていた。
【０００８】
また、４輪から正確に車体速度を求めるのは難しく、また、摩擦力がピークとなるスリップ率も路面により異なるため、正確に制動力が最大となるスリップ率に対応する速度、すなわち目標速度が計算できない。従って、目標速度の不正確さから制御遅れが発生し、このことも車輪速度が落ち込み、スリップが深くなる原因となっていた。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて成され、従来のように車体速度と車輪速度というパラメータを用いてスリップ状態を推定するのではなく、制動トルクと車輪状態変化の位相という全く新規なパラメータを用いて的確に制動状態を検出してアンチスキッド制御に適用したアンチスキッド制御装置を提供することを目的とする。また、車両の制動状態の検出が正確に行える車両用制動状態検出装置を提供することも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明者らは以下の検討を行った。
【００１１】
まず、アンチスキッド制御の増圧タイミング時における制動力、車輪速度、スリップ率−μ特性の変化について検討を行った。アンチスキッド制御においては、増圧タイミング時にホイールシリンダ油圧（以下、Ｗ／Ｃ圧という）をステップ状に増圧させるパルス増圧が成される。この時の制動力、車輪速度、スリップ率−μ特性の変化を調べたところ、図２（ａ）〜（ｃ）に示す結果がそれぞれ得られた。
【００１２】
この結果を見てみると分かるように、制動力がピークとなる付近、つまり図中領域２では、車輪速度が急激に落ち込んでいる。これは、ブレーキトルクを路面摩擦力で支えられなくなり、タイヤトレッドのゴムブロック全体が滑り始めるからである。これに対し、制動力がピークまで達せずスリップ率も低いところ、つまり図中領域１においても、急激にではないが車輪速度が落ち込んでいることが確認された。
【００１３】
これら領域１、２におけるＷ／Ｃ圧Ｐｂのステップ状の変化に対する車輪速度Ｖｗと車輪加速度Ｖｗ′の変化を図３にモデル的に示す。
【００１４】
領域１においては、路面の摩擦力、すなわち路面からタイヤへの反力がスリップ率の変化に応じて変わる。このため、図３に示すように、増加したブレーキトルクに対して釣合う摩擦力が発生するスリップ率となるまで車輪速度Ｖｗが低下する。つまり、車輪速度ＶｗがＷ／Ｃ圧Ｐｂに追随するようにステップ状に低下する。
【００１５】
一方、領域２においては、路面の摩擦力が上限にあるため、加えられたブレーキトルクを支えるには上記数１に示すように車輪加速度Ｖｗ′による慣性力で吸収するしかない。このため、車輪速度ＶｗはＷ／Ｃ圧に追随せず、その勾配（すなわち車輪加速度Ｖｗ′）のみが変化する。
【００１６】
つまり、ステップ的な油圧変化を加えた場合に、スリップ率の低い領域１では車輪速度Ｖｗが変化し、スリップ率の高い領域２では車輪加速度Ｖｗ′が変化する。換言すれば、車輪速度Ｖｗは油圧変化に対して、領域１においては１次遅れで位相がずれ、領域２においては２次遅れで位相がずれる関係となる。
【００１７】
従って、Ｗ／Ｃ圧をステップ状に増加させることにより制動力をステップ状に増加させた場合の車輪速度変化は、図４に示すようなモデル図で表される。つまり、制動力ＴＢをΔＴＢだけ上げた時のスリップ速度Ｖｓの変化ΔＶｓと、タイヤの硬さ（スティフネス）を示すばね要素Ｃｔと、スリップ速度Ｖｓに対するタイヤゴム接地面での摩擦力の勾配Ｃｋを車輪速度Ｖｗで割った値によって示されるダンパ要素との釣り合いでモデル化できる。
【００１８】
なお、スリップ速度Ｖｓは、地面とタイヤトレッドとの速度差（Ｖｓ１）とタイヤゴム部の伸びによる速度の差（Ｖｓ２）との和、すなわちＶｓ＝Ｖｓ１＋Ｖｓ２と仮定でき、この場合、スリップ速度Ｖｓとは、車体速度ＶＢと車輪速度Ｖｗとの速度差に相当するものとなる。よって、この場合、スリップ速度Ｖｓの変化の位相と車輪速度Ｖｗの変化の位相は一致する。なお、図４の説明では釣合いモデルを説明するため、スリップ速度Ｖｓ、スリップ速度の変化ΔＶｓというディメンジョンを用いているが、図４のスリップ速度の軸は通常スリップ率で表しても同等の意味となる。
【００１９】
また、図中右側に示した特性図は、領域１と領域２におけるそれぞれのスリップ速度Ｖｓと制動力ＴＢとの関係を示したものであり、この図の縦軸及び横軸に沿って描いた波形は、制動力ＴＢをΔＴＢだけステップ状に上昇させた時におけるスリップ速度ΔＶの変化を示したものである。
【００２０】
また、ばね要素Ｃｔは、下記の数２に示されるように、トレッドブロックが路面に引張られて変形する時の係数Ｃｃｘ、タイヤサイドが進行方向において軸がずれるように歪む場合のタイヤサイドの進行方向の係数Ｃｂ、タイヤサイドが回転方向にねじれる場合の係数Ｃｂθによって表されるタイヤ各部のねじれや歪の合計に相当する。このため、数２の右辺の各項に摩擦力をかけた値はそのままタイヤ各部で発生する距離（スリップ距離）となる。
【００２１】
【数２】
１／Ｃｔ＝１／Ｃｃｘ＋１／Ｃｂ＋１／Ｃｂθ
まず、領域１のように制動力ＴＢを増加させ始めた際には、ダンパ要素の変位がほとんどない（Ｃｋ≒∞）ため、車輪の慣性力の影響が無視できると考えると、ΔＴＢの変化と同期して、スリップ速度Ｖｓの変化がΔＶｓ＝ΔＴＢ／Ｃｔで表される値だけステップ状に変化する（図４の領域１における特性図の縦軸及び横軸に沿って描いた波形参照）。すなわち、油圧変化に対して車輪速度Ｖｗの位相が１次遅れでずれる関係としてモデル化される。
【００２２】
続いて、領域２のように制動力が十分増加した後は、ダンパ要素の変位が大きくなるため、ダンパ要素の変位に吸収されてタイヤばねが全く伸びず、車輪の慣性力のみが作用する。このため、車輪の慣性力をＪとすると、Ｊ・ΔＶｓ′＝ΔＴＢの関係が成立し、ΔＶｓは一定勾配で低下する（図４の領域２における特性図の縦軸及び横軸に沿って描いた波形参照）。すなわち、油圧変化に対して車輪速度Ｖｗの位相が２次遅れでずれる関係としてモデル化される。
【００２３】
そして、領域１から領域２への移行中においては、制動力ＴＢをステップ状に増加させた場合における車輪速度Ｖｗの位相のずれが、１次遅れから２次遅れに徐々に変化していく。
【００２４】
図５（ａ）、（ｂ）に、スリップ速度Ｖｓと力との釣合いモデルの詳細を示し、この図を用いて上記領域１と領域２とにおけるスリップ速度Ｖｓの変化を具体的に説明する。
【００２５】
この図において、ＴＢは制動力（ブレーキトルク）、Ｊはタイヤの慣性モーメント、Ｃｔはタイヤの各種のばね要素の接合値（スティフネス）、Ｖｓはスリップ速度を示している。また、Ｖｓ１はスリップ速度のうちタイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分、Ｖｓ２はスリップ速度のうち接地面の滑り量、つまりダンパ要素の変位に置き換えられる成分に相当する。
【００２６】
この図に示すモデルから、以下の釣合いの式が導出される。
【００２７】
【数３】
Ｊ・Ｖｗ′＝ＴＢ−Ｃｔ・Ｖｓ１
【００２８】
【数４】
Ｃｔ・Ｖｓ１＝Ｃ／Ｖｗ・Ｖｓ２
【００２９】
【数５】
Ｖｓ＝Ｖｓ１＋Ｖｓ２（＝Ｖｗ−ＶＢ）
すなわち、数３はタイヤ回転方向における力の釣合い式、数４はタイヤバネ部分と接地面部分との力の釣合い式、数５はスリップ速度がタイヤのばね要素の伸びと接地面の滑り量との和に相当することを示す式である。
【００３０】
これらの式に基づいて、制動力ＴＢがΔＴＢだけ増えた場合を想定し、スリップ速度Ｖｓの変化ΔＶｓを求めると、数６が導出される。但し、この数式の変形にあたり、車体速度ＶＢの変化がスリップ速度Ｖｓの変化ΔＶｓと比べて無視できる程度に小さものと仮定している。
【００３１】
【数６】
また、数６及び上記数３〜数５に基づいて、スリップ速度Ｖｓのうちタイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分の変化ΔＶｓ１、ダンパ要素の変位に置き換えられる成分の変化ΔＶｓ２を求めると、それぞれ数７、数８のように導出される。
【００３３】
【数７】
【数８】
これらの式より、制動力ＴＢの変化ΔＴＢに対して、タイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分の変化ΔＶｓ１は１次遅れで位相がずれ、ダンパ要素の変位に置き換えられる成分の変化ΔＶｓ２は２次遅れで位相がずれることが分かる。
【００３６】
つまり、上記領域１のようにダンパ要素の変位がほとんどないときには、スリップ速度Ｖｓはタイヤのばね要素の伸びに置き換えられる成分Ｖｓ１で表され、その変化ΔＶｓ１は１次遅れで位相がずれ、上記領域２のようにダンパ要素の変位が大きくなるときには、スリップ速度Ｖｓがダンパ要素の変位に置き換えられる成分Ｖｓ２で表され、その変化ΔＶｓ２は２次遅れで位相がずれる。
【００３７】
従って、スリップ速度Ｖｓとほぼ変化の位相が一致する車輪速度Ｖｗの変化に関しても、スリップ速度Ｖｓと同様の位相遅れが発生すると言える。
【００３８】
参考として、タイヤバネの定数を一定とし、接地面のすべり要素（ダンパ要素Ｃ）を小さくしていった場合におけるタイヤバネ変形による速度変化ΔＶｓ１と、これに接地面すべり量ΔＶｓ２を加えたスリップ速度ΔＶｓの変化を調べたシミュレーション結果を図６に示す。また、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂをステップ状に変化させた場合におけるスリップ速度変化ΔＶｓを調べたシミュレーション結果を図７に示す。
【００３９】
これらの図からも、すべり要素（Ｃ）が高い時にはタイヤバネのみが伸びてΔＶｓが変化しており、すべり要素（Ｃ）が小さくなるにつれてタイヤバネの変化が減り、接地面のすべり量が増加していることが分かる。
【００４０】
そこで、本発明者らは、このような制動力の変化ΔＴＢに対するスリップ速度の変化ΔＶｓの位相遅れに着目し、この位相遅れに基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出し、アンチスキッド制御の減圧タイミングを求めることを見出した。
【００４１】
図８に、ステップ状にＷ／Ｃ圧Ｐｂを変化させた場合において、所定の差分時間ΔＴを設定し、その差分時間ΔＴにおけるＷ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂ、車輪速度Ｖｗ、車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの変化を示す。
【００４２】
この図に示されるように、領域１と領域２とを比較すると、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂや油圧差ΔＰｂに対して、車輪速度Ｖｗ、速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの波形が崩れ、これらの位相が遅れていることが確認できる。
【００４３】
従って、領域１から領域２への移行中に車輪速度Ｖｗ、速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの位相がずれていくということを利用して、車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出することが可能であると言える。例えば、車輪速度Ｖｗの位相をＷ／Ｃ圧Ｐｂの位相と比較し、車輪速度Ｖｗの位相遅れが所定のしきい値よりも大きくなった時に、車輪速度Ｖｗが落ち込んだということを検出することができる。
【００４４】
但し、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの位相と車輪速度Ｖｗの位相とを比較する場合、これらの零点が一致していないことから、比較することが難しい。このため、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂ、車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗを求め、零点をほぼ一致させるようにすれば、位相の比較を容易に行うことができる。従って、油圧差ΔＰｂの位相と速度差ΔＶｗの位相とを比較することにより、速度差ΔＶｗの位相遅れに基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出することができる。
【００４５】
なお、速度差ΔＶｗには、車体速度の減速度勾配分のオフセットが入っているため、速度差ΔＶｗは正確には零点を基準として表されない。このため、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗを取るようにすれば、車体速度の勾配分のオフセットを取り除くことが可能となり、油圧差ΔＰｂの位相と速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの位相とを比較し、差分ΔΔＶｗの位相遅れに基づいてより正確に車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出することができる。
【００４６】
次に、上記検討に基づき、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂの位相と車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ若しくはその差分ΔΔＶｗの位相との比較によって、車輪速度Ｖｗの落ち込み度合いの検出を行うパターンについての検討を行った。
【００４７】
上述したように、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂのステップ状の変化に基づいて車輪速度Ｖｗの位相遅れの検出が行われることから、アンチスキッド制御における増圧パターン、つまりＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させる際にＷ／Ｃ圧Ｐｂをステップ状に変化させ、車輪速度Ｖｗの位相遅れを検出することになる。そして、この位相遅れに基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込みを検出し、車輪速度Ｖｗの落ち込み度合いが大きくなる前、すなわち上記領域２に入る前にＷ／Ｃ圧Ｐｂの増圧を止め、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂを保持するという制御を行うことになる。これにより、μピーク近傍の制動力が得られる。
【００４８】
しかしながら、車両走行中に路面が変化する可能性があり、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂを保持しつつも路面変化に敏感に対応する必要がある。例えば、路面変化に応じて大きくＷ／Ｃ圧Ｐｂを増加させる必要がある。従って、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの保持中に路面変化による車輪速度Ｖｗの落ち込み度合いの変化を検出することも非常に重要な役割となる。このため、アンチスキッド制御における増圧パターン、保持パターン共に車輪速度Ｖｗの変化が検出できるようにパターンの選択を行うのが好ましい。
【００４９】
そこで、本発明者らは、図９に示す増圧パターンと、図１０に示す保持パターンとを考え出した。これらの図では、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの変化パターンの他、そのようなパターンでＷ／Ｃ圧Ｐｂを変化させた場合における油圧差ΔＰｂ、車輪速度Ｖｗ、車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶｗの変化を示してある。以下、図９、図１０に基づいてアンチスキッド制御における増圧パターンと保持パターンの詳細を説明する。
【００５０】
差分時間ΔＴの半分の時間（ΔＴ／２）をパルス幅とすると、図９に示す増圧パターンでは、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期中にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧、増圧、保持、保持するという動作を行う。また、図１０に示す保持パターンでは、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期中にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧、減圧、保持、保持するという動作、すなわちステップ状に増圧させる落ち込み度合い検査用のパルスを発生させたのち、元のＷ／Ｃ圧Ｐｂを保持するという動作を行う。
【００５１】
これら増圧、保持パターンを見てみると分かるように、油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ及び差分ΔΔＶｗのパターンが同じような波形になっている。これは、比較対象となる油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ及び差分ΔΔＶｗを同じパターンとすることにより、増圧パターン及び保持パターン双方続けての比較を行えるようにするためである。
【００５２】
従って、図９、図１０に示す増圧、保持パターンを採用することにより、増圧パターン、保持パターンを連続して行っても的確に油圧差ΔＰｂと速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗとの比較が行え、増圧パターンの時だけでなく保持パターンに移行した後にも車輪速度Ｖｗの変化を検出することができる。
【００５３】
なお、演算処理のフィルタとして、単純な差分処理を採用すれば、極力遅れを伴わずに位相計算を実現できる。すなわち、通常フィルタ等を用いた場合には、演算結果に遅れ成分を伴うので位相演算の精度に悪影響を与えるが、差分処理を用いれば、極力悪影響を低減できる。なお、図９、図１０に示した油圧のパターンは、一周期で差分の影響が完結するように設定されている。すなわち、図９、図１０の油圧差ΔＰｂが一周期でもとの形に戻るように油圧Ｐｂの一周期の形が設定されている。
【００５４】
また、図９、図１０では、アクチュエータとして３位置弁、２位置弁を用いることを前提としてステップ状の油圧変化（Ｐｂ）が示されているが、例えばリニア弁等の緩やかな油圧変化を可能とするアクチュエータを用いても良い。この場合、２位置弁を用いた際のステップ状の変化における立ち上がり、立ち上がり部で発生する高調波成分である油圧変化のノイズ周波数を除いた油圧変化の設定とすると、ノイズの悪影響をさらに低減できる。
【００５５】
なお、増圧パターンにより早急にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させたい場合には、図１１（ａ）に示すように増圧パターンにおける増圧幅を変化させ、最初の一周期には増圧幅を小さく設定しておき、二周期目からは増圧幅を大きく設定することも可能である。例えば、図１１（ｂ）に示すように、保持パターンの際に位相遅れφＶｗの変化に基づいて路面変化が検出された場合には、路面変化に応じてＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させることになるが、なるべく早急にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧させたい場合がある。このような場合に、増圧パターンにおける増圧幅を調整することが有効である。
【００５６】
本発明は上記検討に基づいて成され、請求項１に記載の発明においては、車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、各車輪にかかるブレーキトルク又はホイールシリンダ圧を取得するトルク取得手段と、ブレーキトルクをパルス的に変化させるトルク変化手段と、トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の変化に対する、車輪速度検出手段により検出された車輪速度の変化の位相遅れを検出する位相遅れ検出手段と、位相遅れ検出手段により検出された位相遅れが所定値以上である場合に、車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることを検出する制動状態検出手段と、を備えていることを特徴としている。
【００５７】
このように、ブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の変化に対する車輪速度の変化の位相遅れを検出し、この位相遅れが所定値以上である場合に、車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることを検出することができる。
【００５８】
請求項２に記載の発明においては、トルク変化手段にて、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させることを特徴としている。
【００５９】
このように、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させることによって、その時の車輪速度の変化を検出し、その時の車輪速度の変化の位相遅れに基づいて制動状態を検出することができる。
【００６０】
このように、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させると、制動状態検出に用いる値と、車両種々で定まっているノイズとしての共振振動とが同調せず、制動状態の検出精度およびアンチスキッド制御の正確性が向上できる。なお、サスペンション系の共振同期は、通常車体上下共振で１５Ｈｚ、車体前後共振で４０Ｈｚ程度であるので、ホイールシリンダへのパルス増圧の同期は１５Ｈｚより小さい同期とすると良い。
【００６１】
また、サスペンション系の共振現象によるノイズの影響を低減するため、１５Ｈｚよりも小さい車輪速度信号に対するフィルタ処理等による周波数解析で抽出し用いるようにすると良い。
一方、請求項３に示すように、トルク変化手段では、制動状態検出手段により車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることが検出されている場合に、ブレーキトルクの増加及び減少を交互に繰り返して同ブレーキトルクをパルス的に変化させ、制動状態検出手段により車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることが検出されていない場合に、ブレーキトルクの増加のみを繰り返して同ブレーキトルクをパルス的に変化させることもできる。
【００６２】
請求項４に記載したように、位相遅れ検出手段では、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の変化に対する前記速度差ΔＶｗの変化の位相差を前記位相遅れとして検出することができる。
また、請求項５に記載したように、位相遅れ検出手段では、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、速度差ΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の変化に対する、速度差ΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
【００６３】
また、請求項６に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、速度差ΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の差分時間前から現時点までの平均値を算出し、トルク差からその平均値を除いた値の変化に対する、速度差ΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
また、請求項７に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の変化に対する差分ΔΔＶｗの変化の位相差を位相遅れとして検出することもできる。
【００６４】
また、請求項８に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、差分ΔΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の変化に対する、差分ΔΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
さらに、請求項９に記載したように、位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、差分ΔΔＶｗの差分時間前から現時点までの平均値を算出し、差分時間前にトルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、トルク差の差分時間前から現時点までの平均値を算出し、トルク差からその平均値を除いた値の変化に対する、差分ΔΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、位相遅れとして検出することもできる。
【００６５】
これら請求項１ないし９に記載の制動状態検出装置は、当該制動状態検出装置による制動状態の検出結果に基づいて、アンチスキッド制御を行うアンチスキッド制御装置に備えられると好適である。
【００６６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１２に、本実施形態における路面状態識別装置を適用したアンチスキッド制御装置の全体構成を示す。以下、この図に基づいてアンチスキッド制御装置の構成についての説明を行う。
【００６７】
右前輪１、左前輪２、右後輪３及び左後輪４の各々に電磁式、磁気抵抗式等のの車輪速度センサ５、６、７、８が配置され、各車輪１〜４の回転に応じた周波数のパルス信号が出力される。さらに、各車輪１〜４には、各々油圧ブレーキ装置（ホイールシリンダ）１１、１２、１３、１４が配置され、各車輪１〜４に制動力を発生させるようになっている。マスタシリンダ１６からの油圧（液圧）は、アクチュエータ（制御弁）２１、２２、２３、２４及び各油圧管路を介して、各ホイールシリンダ１１〜１４に送られる。
【００６８】
ブレーキベダル２５の踏み込み状態は、ストップＳＷ２６によって検出される。ブレーキベダル２５が踏み込まれて車両の制動が開始されると、このストップスイッチ２６からオン信号が出力され、逆に、車両の非制動時にはオフ信号が出力される。
【００６９】
リザーバ２８ａ、リザーバ２８ｂは、アンチスキッド制御中、ホイールシリンダ圧の減圧時等に各ホイールシリンダ１１〜１４から排出されたブレーキ液を一時的に貯留するものである。リザーバ２８ａ、２８ｂに貯留されたブレーキ液は、モータ（図示せず）によって駆動される油圧ポンプ２７ａ、２７ｂによって吸引、吐出される。
【００７０】
アクチュエータ２１〜２４は、電子制御回路（ＥＣＵ）４０によって制御され、アンチスキッド制御中にホイールシリンダ１１〜１４にかかるブレーキ液圧を調整し、各車輪１〜４のそれぞれに対する制動力を制御する。各アクチュエータ２１〜２４は、増圧モード、減圧モード、保持モードを有する電磁式３位置弁であり、アクチュエータ２１に示すＡ位置でホイールシリンダ１１のホイールシリンダ圧を増圧し、Ｂ位置でホイールシリンダ圧を保持し、Ｃ位置でホイールシリンダ１１に係わっていたブレーキ液をリザーバ２８ａに逃がしホイールシリンダ圧を減圧する。なお、他のアクチュエータ２２〜２４もこれと同様の作動を行う。これらの３位置弁は非通電時に増圧モードとなり、通電時にその電流レベルにより保持または減圧モードとなる。
【００７１】
電子制御回路４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等から成るマイクロコンピュータから構成されている。この電子制御回路４０は、イグニッションスイッチ４１がオンされることによって、図示しない電源から電力が供給され、車輪速度センサ５〜８及びストップスイッチ２６からの信号を受け、ブレーキ力制御のための演算制御等を行い、アクチュエータ２１〜２４に対する駆動制御信号を出力する。
【００７２】
図１３に、電子制御回路４０の制御ブロックの一部を表した図を示す。この図に示されるように、電子制御回路４０には、ピークサーチ部５０とリカバリー部６０、及び油圧サーボ７０が備えられている。ピークサーチ部５０とリカバリー部６０とがスイッチ７１によって選択可能に構成され、車両の状態に応じてピークサーチ部５０による制御を行うか、もしくはリカバリー部６０による制御を行うかが選択されたのち、ピークサーチ部５０とリカバリー部６０のいずれか一方からの制御信号が油圧サーボ７０に伝えられるようになっている。そして、油圧サーボ７０によって、電磁弁２１〜２４を増圧モードに切替える増圧時間、減圧モードに切替える減圧時間、保持モードに切替える保持時間が算出されると共に、増圧・減圧・保持時間からＷ／Ｃ圧Ｐｂの算出値が求められ、各種電磁弁コントローラの制御が行われるようになっている。なお、スイッチ７１は通常時にはピークサーチ部５０側に接しており、後述するように車輪速度Ｖｗの落ち込み量が大きくなるとリカバリー部６０側に接するようになっている。
【００７３】
ピークサーチ部５０は、上記した図９、図１０で説明した増圧、保持パターンを出力してμピークの近傍の制動力が得られるようなＷ／Ｃ圧制御を行う役割を果たす。このピークサーチ部５０には、油圧サーボ７０が算出したＷ／Ｃ圧Ｐｂに基づいて油圧差ΔＰｂを算出する油圧差算出部５１と、車輪速度センサ５〜８からの信号に基づいて車輪速度ｖｗの速度差ΔＶｗを算出する速度差算出部５２とが備えられていると共に、これら各部５１、５２による算出値に基づいて位相差を検出する位相検出部５３と、検出された位相差に基づいて増圧・保持パターンの選択を行う増圧・保持パターン選択部５４とが備えられている。これらの構成により、増圧・保持パターンが選択されると、油圧サーボ７０によって算出されたＷ／Ｃ圧Ｐｂと選択された増圧・保持パターンとが足し合わされ、実際に要求されるＷ／Ｃ圧Ｐｂに対応する制御信号ＰＮが、スイッチ７１を介して油圧サーボ７０に伝えられるようになっている。なお、油圧差算出部５１、速度差算出部５２、位相検出部５３が、本発明にいうブレーキトルクに影響する値の検出手段、車輪速度の変化を検出する手段、位相差を検出する手段に相当し、油圧差算出部５１および速度差算出部５２では、言い換えれば、それぞれ油圧差ΔＰｂを算出する差分処理および速度差ΔＶｗを算出する差分処理が行われている。なお、位相検出部５３の詳細については後述する。
【００７４】
リカバリー部６０は、摩擦の高い路面から低い路面に移ったり、路面μが一定でない状態（まだら状態）になっているために、μピークよりも高いＷ／Ｃ圧が加えられ車輪速度が落ち込んでしまった場合に、適切にその落ち込みを修復する役割を果たす。このリカバリー部６０には、μピーク近傍となる最大摩擦力相当の圧力ＰＭを推定する最大摩擦力相当圧力推定部６１と、車輪速度Ｖｗの変化に基づいて車輪速度Ｖｗの落ち込み量ＷＰを算出する落ち込み量算出部６２とが備えれている。これら最大摩擦相当圧力ＰＭと落ち込み量ＷＰとから要求されるＷ／Ｃ圧Ｐｂに対応する制御信号ＰＮが求められる。そして、落ち込み量算出部６２で算出された落ち込み量ＷＰが所定のしきい値よりも大きい場合には、スイッチが駆動されてリカバリー部６０側に接し、最大摩擦相当圧力ＰＭと落ち込み量ＷＰとから求められた制御信号ＰＮが油圧サーボ７０に伝えられるようになっている。
【００７５】
ここで、位相検出部５３の概略図を図１４に示し、位相検出部５３の詳細について説明する。位相検出部５３は、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂの位相と車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ又はその差分ΔΔＶｗの位相との差を検出する。
【００７６】
但し、本実施形態では、油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗに含まれ得るオフセットを除去し、検出ノイズを極力少なくするべく、油圧差ΔＰｂからは油圧差ΔＰｂの平均値Ｍｅａｎ（ΔＰｂ）、速度差ΔＶｗからは速度差ΔＶｗの平均値Ｍｅａｎ（ΔＶｗ）、差分ΔΔＶｗからは差分ΔΔＶｗの平均値Ｍｅａｎ（ΔΔＶｗ）をそれぞれ差し引いた値を位相検出部５３への入力値として用いている。
【００７７】
なお、位相検出部５３に入力される油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗの検出タイミング、すなわち油圧差検出部５１や速度差検出部５２での検出タイミングが一致していないと正確な位相差を検出できないため、位相検出部５３の差分時間ΔＴ、パルス幅ΔＴ／２、増圧、保持パターンの一周期を共通させており、本実施形態では、差分時間ΔＴ＝０．１ｓｅｃ、パルス幅ΔＴ／２＝０．０５ｓｅｃ、一周期＝０．２ｓｅｃに設定している。また、油圧差ΔＰｂや速度差ΔＶｗ又は差分ΔΔＶｗの各平均値はパルス同期Ｔ＝０．２ｓｅｃ毎に算出されたものを用いている。
【００７８】
そして、位相検出部５３では、以下の数式に基づいて位相差を検出している。これらの数式のうち、数９は１次遅れモデルを示し、数１０はモデルパラメータを示し、数１１は回帰ベクトルを示している。そして、数１２は最小２乗法を用いてモデルのパラメータを導出する推定式を示している。なお、ａ、ｂは定数ｅ（ｔ）はエラー分を示す。
【００７９】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
そして、数１２から求められたパラメータから位相遅れが算出される。これらの数式のうち、数１３はｆｏでの伝達式を示しており、数１４はｆｏでのゲイン計算式を示しており、数１５はｆｏでの位相遅れの計算式を示している。なお、ｆｏは周波数である。
【００８４】
【数１３】
【数１４】
【数１５】
また、パラメータ推定する入出力の時間幅を広げると、以下の式で表される。これらの数式のうち数１６は数９の１次遅れモデルを修正した修正モデル式であり、数１７は修正モデル式における回帰ベクトルを示している。この回帰ベクトルの式を上記数１２に代入することで、同様に最小２乗法を用いたパラメータを導出することができる。
【００８８】
【数１６】
【数１７】
なお、ここでは最小２乗法を用いたパラメータによるモデル同定を利用する場合を説明しているが、この他、相関法や逐次最小２乗法、逐次相関法なども利用できる。参考として、相関法による推定式を数１８、数１９、数２０に示す。これらの数式のうち、数１８は回帰ベクトル、数１９は相関ベクトル、数２０はモデルの推定式を示している。
【００９１】
【数１８】
【数１９】
【数２０】
図１４では、ｕ（ｔ）＝ΔＰｂ−Ｍｅａｎ（ΔＰｂ）、ｙ（ｔ）＝−（ΔＶｗ−Ｍｅａｎ（ΔＶｗ））又はｙ（ｔ）＝−（ΔΔＶｗ−Ｍｅａｎ（ΔΔＶｗ））と置き換えて位相比較器５３に入力しているが、サスペンションノイズ対策としてｙ（ｔ）の値をローパス処理したものを入力してもよい。この場合、フィルタする周波数はサスペンション周波数を除けるように設計する。例えば、４０Ｈｚのサスペンション周波数を除くようにする。
【００９５】
また、位相比較器５３に入力するとき、入力ゲインの大小による位相計算の応答結果に与える影響を除くため、ｕ（ｔ）、ｙ（ｔ）のゲインを一定に保つようにすることも効果がある。
【００９６】
これは、ｕＫ、ｙＫをｕＫ＝ｋ×ｕ（ｔ）＋（１−ｋ）×ｕｋおよびｙｋ＝ｋ×ｙ（ｔ）＋（１−ｋ）×ｙｋ（ただし、ｋは定数（例えば０．２）である）により求め、ｕ（ｔ）＝ｕ（ｔ）／ｕｋ；ｙ（ｔ）＝ｙ（ｔ）／ｙｋとすることで可能である。なお、ｕｋはｕ（ｔ）のゲインであり、ｙｋはｙ（ｔ）のゲインである。
【００９７】
次に、上記構成の電子制御回路４０が実行するアンチスキッド制御を、図１５、図１６に基づいて説明する。
【００９８】
図１５は、アンチスキッド制御全体を示すフローチャートである。この制御は、一定の車輪速度サンプリング間隔に従って実行され、本実施形態の場合ではＣＰＵの割り込み機能を用いてこれを実現している。割り込み間隔は例えば８ｍｓｅｃ程度に設定される。
【００９９】
まず、ステップＳ１００では推定車体速度ＶＢを演算する。例えば、車輪速度ＶＢの最大値に基づいて推定車体速度の演算を行っている。すなわち、後述するステップＳ３００で演算される各車輪の車輪速度Ｖｗ＊＊の中から最大車輪速度を選択すると共に、前回の推定車体速度演算処理によって得られた前回の推定車体速度に対して、実際の車両走行状態で取り得る車両加速度の上限値と下限値（車両減速度の上限値に相当）とを設定し、最大車輪速度が上・下限値によって規定される範囲内の速度であれば、その最大車輪速度を推定車体速度ＶＢとし、範囲外であれば、上・下限値によって規定される制限速度を推定車体速度ＶＢとする。
【０１００】
続く、ステップＳ２００ではアンチスキッド制御の開始、終了を判定する。例えば、ブレーキＳＷ２６がＯＮしており４輪のうちいずれかが指定減速度を上回った時がアンチスキッド制御の開始条件としている。具体的には、フロント輪が０．８Ｇ、リア輪が０．６Ｇで制御開始と判定する。
【０１０１】
なお、μピークは、路面、速度によって異なるため、ここではアスファルト路面を想定し、速度に応じて上記制御の開始判定レベルをマップで切り替えるようにしている。
【０１０２】
そして、ステップＳ３００では、各輪の車輪速度センサからの信号のパルス幅より計算した車輪速度をもとに、各輪のＷ／Ｃ圧Ｐｂをコントロールすることを行っている。
【０１０３】
図１６は、各輪制御の詳細を示したフローチャートであり、この図に基づき各輪制御について説明する。
【０１０４】
まず、ステップＳ１０１では、上述した位相差検出部５３により、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂの油圧差ΔＰｂと車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗ又はその差分ΔΔＶｗに基づいて、各輪における位相遅れφ＊＊を演算する。続く、ステップＳ１０２では、車輪速度Ｖｗと推定車体速度ＶＢに基づいて、車輪速度Ｖｗが最大摩擦力に相当するピークのスリップ率から落ち込んだ場合の処理に必要なパラメータであるＷパラメータＷＰ＊＊を計算する。このＷパラメータは、従来制御と同様にピークを超えた場合に発生する加速度をフィードバックする方法であるが、速度の偏差を以下のように微分項、定常項、積分項として各項にＫ１、Ｋ２、Ｋ３の重みづけし、これらを足し合わせたものである。
【０１０５】
【数２１】
ＷＰ＊＊＝Ｋ１（ΔＶｗ＊＊−ΔＶＢ）＋Ｋ２（Ｖｗ＊＊−ＶＢ）＋Ｋ３Σ（Ｖｗ＊＊−ＶＢ）
ただし、ΔＶｗ＊＊、ΔΔＶｗ＊＊、ΔＶＢは、以下の数式のように０．１ｓｅｃに相当する
期間の変化を求めている。
【０１０６】
【数２２】
ΔＶｗ＊＊ ＝Ｖｗ＊＊（ｎ）−Ｖｗ＊＊（ｎ−Ｎ）
【０１０７】
【数２３】
ΔΔＶｗ＊＊＝ΔＶｗ＊＊（ｎ）ーΔＶｗ＊＊（ｎ−Ｎ）
【０１０８】
【数２４】
ΔＶＢ＝ＶＢ（ｎ）−ＶＢ（ｎ−Ｎ）
なお、Ｎ＝０．１ ／Ｔｓ（ただし、Ｔｓはサンプリングサイクルを示す）である。
【０１０９】
続いて、ステップ１０３では、パラメータＷＰ＊＊の絶対値が所定のしきい値Ｋｒｅｃよりも大きいか否かを判定し、制動力がμピークを超えていたり、段差等でタイヤに外力が加わった可能性があるか否かを判断する。そして、肯定判定されれば、ステップＳ１０４、Ｓ１０５に進んでリカバリー処理に移り、否定判定されればステップＳ１０６〜Ｓ１０９に進んでピークサーチ処理に移る。
【０１１０】
リカバリー処理では、車輪速度の急な落ち込みから適性なスリップ率に復帰させる処理が行われる。以下に、リカバリー処理について示す。
【０１１１】
ステップＳ１０４では、最大摩擦力を発生させる相当の油圧ＰＭ＊＊を求める。ここでの式は以下のように導かれている。すなわち、数２５に示す車輪減速度Ｖｗ＊＊′とブレーキ圧Ｐｂ＊＊の関係は、最終的には数２６に示すような車体加速度ＶＢ′で最大摩擦力Ｆｍａｘに釣り合うブレーキ圧ＰＭ＊＊の関係に置き換えられる。数２５、数２６からＦｍａｘを除くことによりＰＭ＊＊を求める数２７に変形できる。但し、Ｖｗ＊＊′、ＶＢ′共に微分を必要とし、そのまま計算するとノイズが大きくなるため、微分をとりやめ、数２７を一定時間積分して平均化した数２８にて計算している。そして、ＰＭ＊＊とＶＢ′がわかればＦｍａｘを求めることもできる。言い換えれば数２７は最大摩擦力のオブザーバとなっている。
【０１１２】
【数２５】
Ｉ／ｒＶｗ＊＊′＝Ｆｍａｘ−Ｋｐａｄ・Ｐｂ＊＊
【０１１３】
【数２６】
Ｉ／ｒＶＢ′＝Ｆｍａｘ−Ｋｐａｄ・ＰＭ＊＊
【０１１４】
【数２７】
ＰＭ＊＊＝Ｉ／ｒ／Ｋｐａｄ（Ｖｗ＊＊′−ＶＢ′）＋Ｐｂ＊＊
【０１１５】
【数２８】
ただし、ΔＶｗ＊＊、ΔＶＢは、以下の数式のように０．１ｓｅｃに相当する期間の変化を求めている。
【０１１７】
【数２９】
ΔＶｗ＊＊ ＝Ｖｗ（ｎ）−Ｖｗ（ｎ−Ｎ２）
【０１１８】
【数３０】
ΔＶＢ＝ＶＢ（ｎ）−ＶＢ（ｎ−Ｎ２）
なお、Ｉは車輪の慣性モーメント、ｒはタイヤ半径、Ｖｗ＊＊′は車輪加速度、Ｆｍａｘは最大摩擦力、Ｋｐａｄはブレーキパッド定数、Ｐｂ＊＊は現在のＷ／Ｃ圧、Ｎ２は０．１ｓｅｃ相当のサンプリング個数（＝０．１／Ｔｓ）である。
【０１１９】
そして、ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で求めた最大摩擦力Ｆｍａｘに釣り合うブレーキ圧ＰＭ＊＊の値と、速度差のフィードバック要素であるＷＰ＊＊にゲインＫｗｐを掛けたものとを足し合わせ、必要とされるＷ／Ｃ圧（出力油圧）ＰＮ＊＊を計算する。
【０１２０】
一方、ピークサーチ処理では、位相差検出部によって検出された位相差に基づいて、アンチスキッド制御における増圧パターン、保持パターンいずれを行うかを選択する。
【０１２１】
まず、ステップ１０６では、検出された位相差φ＊＊が所定のしきい値φｔｈより大きいか否かを比較する。そして、位相遅れが小さい、所定のしきい値φｔｈよりも小さい場合（例えば図２の領域１の場合）には、ステップＳ１０７に進み増圧パターンが採用される。逆に、位相遅れが大きく、所定のしきい値φｔｈよりも大きい場合はすでに制動力がμピーク近くにあると判断され、ステップＳ１０８に進み保持パターンが採用される。
【０１２２】
なお増圧パターンは図１０に示す様に最初のステップは増圧幅は小さいが２ステップ以降は路面の移り変わりに早く対応するために、大きな上げ幅としてある。また、保持パターンは保持パターンに入る前に電磁弁に送られた保持出力以外の信号が増圧信号か減圧信号かによって、保持パターンを開始する信号を切り替えている。すなわち、保持以外の最後の出力が増圧であれば減圧が先行した保持パターンとなり、保持以外の最後の出力が減圧であれば増圧が先行した保持パターンとなる。
【０１２３】
また、このとき、増圧パターン、保持パターンともにパターン開始からの時間でΔＰＮ出力するようにしている。すなわち増圧パターン開始後０．０５ｓｅｃ経過したらホイールシリンダ圧を０．５ＭＰａ増加、増圧パターン開始後０．１ｓｅｃ経過したらさらにホイールシリンダ圧を０．５ＭＰａ増加する様にΔＰＮを出力する。
【０１２４】
同様に保持パターンの場合は保持パターン開始後０．０５ｓｅｃ経過したら０．０５ＭＰａ増加、保持パターン開始後０．１ｓｅｃ経過したらさらに０．０５ＭＰａ減圧する様にΔＰＮを出力する。
【０１２５】
この時、ΔＰＮの値があまりに小さすぎると、最終的に電磁弁に送られる増圧信号ＴＵＰ＊＊や減圧信号ＴＤＷ＊＊が小さくなり、電磁弁が応答しなくなる。また、応答しても車輪速度の変化が現れないほど小さいと位相遅れが検出できない。
【０１２６】
従って、ＴＵＰ＊＊、ＴＤＷ＊＊ともに３ｍｓｅｃ以上となるようにΔＰＮを選んでいる。すなわち、ＴＵＰ＊＊を３ｍｓｅｃのパルス幅としたときに計算される変化幅をΔＰＮ３とすると、増圧の場合には数３１のように表され、マスタシリンダ圧ＰＭ／Ｃが検出可能な圧力センサがある場合には数３２のように表される。
【０１２７】
【数３１】
ΔＰＮ３＝ＫＵＰ・ＴＵＰ＊＊
【０１２８】
【数３２】
ΔＰＮ３＝（ＰＭ／Ｃ−Ｐｂ＊＊）ＥＸＰ（−ＫＵＰ・ＴＵＰ＊＊）
同様に減圧時の場合、ＴＤＷ＊＊を３ｍｓｅｃのパルス幅とした時に計算される変化幅をΔＰＮ３とすると、数３３のように表される。
【０１２９】
【数３３】
ΔＰＮ３＝Ｐｂ＊＊（１−ＥＸＰ（−ＫＤＷ・ＴＤＷ＊＊））
これらの値をＰｂ＊＊を変数とするマップにもつ。そして、ΔＰＮ３が希望する変動幅である０．５ＭＰａより小さい場合は、ΔＰＮ＝ΔＰＮ３とし、大きい場合は、電磁弁が動くだけのパルス幅が出力できるので、ΔＰＮ＝０．５ＭＰａとする。
【０１３０】
このように計算されたΔＰＮを用いて、ステップＳ１０９では、ΔＰＮ＊＊をＰｂ＊＊と足し合わせ、必要とされるＷ／Ｃ圧（出力油圧）ＰＮ＊＊として出力する。
【０１３１】
そして、ステップＳ１１０において、ステップ１０５若しくはステップＳ１０９で設定されたＷ／Ｃ圧ＰＮ＊＊を実現するように、電磁弁タイマー出力値であるＴＵＰ＊＊とＴＤＷ＊＊を油圧サーボ７０で演算する。図１５に、この油圧サーボ７０での演算フローチャートを示す。
【０１３２】
まず、ステップＳ４０１では１サイクル前で実現出力した、推定油圧である現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊と必要とされるＷ／Ｃ圧ＰＮ＊＊とを大小比較し、ＰＮ＊＊が大きい場合はステップＳ４０２以降の増圧処理、小さい場合はステップＳ４１２以降の減圧処理に移る。
【０１３３】
ステップＳ４０２では、目標圧ＰＮ＊＊と最大圧ＫＰＭＡＸ、例えば３０Ｍｐａとを大小比較しする。そして、最大圧ＫＭＡＸの方が大きい場合は、無条件にステップＳ４０５に進んで最大圧ＫＰＭＡＸをＰＭＡＸ＊＊に設定し、ステップＳ４０８でサンプリング間隔ＴｓをＴＵＰ＊＊にセットしてフルに増圧を出力すると共に、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を最大圧に設定する。逆に、目標圧ＰＮ＊＊が最大圧ＫＰＭＡＸより小さい場合、ステップＳ４０３で、サンプリング間隔Ｔｓ時間だけＴＵＰ＊＊を出力した場合の増圧量に相当するＫＵＰを現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊に足した圧力ＰＭＡＸ＊＊を計算する。
【０１３４】
そして、ステップ４０４で、圧力ＰＭＡＸ＊＊と目標圧ＰＮ＊＊を大小比較する。目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＡＸ＊＊より大きい場合は、ステップＳ４０８に進み、上記と同様の処理が成される。また、目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＡＸ＊＊より小さい場合は、ステップＳ４０６で下記の数３４を用いて目標圧ＰＮ＊＊を実現できるＴＵＰ＊＊を計算する。
【０１３５】
【数３４】
ＴＵＰ＊＊＝（ＰＮ＊＊−Ｐｂ＊＊）／ＫＵＰ
そして、ステップＳ４０７では、Ｓ４０６で計算されたタイマー値ＴＵＰ＊＊を電磁弁の最小駆動時間であるＫＴＵＰＭＩＮと大小比較し、この値より小さい場合には増圧弁の開閉動作は保証されず、誤差および制御エラーの原因となる。従って、ＫＴＵＰＭＩＮより小さい場合はタイマー値ＴＵＰ＊＊も出力されず、また現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊も更新されることなく次の割り込みサイクルへ進む。逆に、ＫＴＵＰＭＩＮより大きい場合はステップＳ４０９に進み、現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を更新する。
【０１３６】
このようにしてステップＳ４０８、Ｓ４０９での処理を終えると、ステップＳ４１０に進み、タイマー値ＴＵＰ＊＊を電磁弁駆動タイマーにセットし、処理を終了する。
【０１３７】
一方、減圧処理についても増圧処理と同様であり、ステップＳ４１２では、目標圧ＰＮ＊＊と最小圧ＫＰＭＩＮ、例えば０．２Ｍｐａとを大小比較する。そして、目標圧ＰＮ＊＊の方が小さい場合は、無条件にステップＳ４１５に進んで最小圧ＫＰＭＩＮをＰＭＩＮ＊＊に設定し、ステップＳ４１８でサンプリング間隔ＴｓをＴＤＷ＊＊にセットしてフルに減圧を出力すると共に、現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を最小圧に設定する。逆に、目標圧ＰＮ＊＊が最小圧ＫＰＭＩＮより大きい場合、ステップＳ４１３で、サンプリング間隔Ｔｓ時間だけＴＤＷ＊＊を出力した場合の減圧量に相当するＫＤＷを下記の数３５に代入し、圧力ＰＭＩＮ＊＊を計算する。
【０１３８】
【数３５】
ＰＭＩＮ＊＊＝Ｐｂ＊＊・ＥＸＰ（−ＫＤＷ・Ｔｓ）
そして、ステップ４１４で、圧力ＰＭＩＮ＊＊と目標圧ＰＮ＊＊とを大小比較する。目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＩＮ＊＊より小さい場合は、ステップＳ４１８に進み、上記と同様の処理が成される。また、目標圧ＰＮ＊＊が圧力ＰＭＩＮ＊＊より大きい場合には、ステップＳ４１６で下記の数３６を用いて目標圧ＰＮ＊＊を実現できるＴＤＷ＊＊を計算する。
【０１３９】
【数３６】
ＴＤＷ＊＊＝−１／ＫＤＷ・ｌｏｇ（ＰＮ＊＊／Ｐｂ＊＊）
そして、ステップＳ４１７では、Ｓ４１６で計算されたタイマー値ＴＤＷ＊＊を電磁弁の最小駆動時間であるＫＴＤＷＭＩＮと大小比較し、この値より小さい場合には減圧弁の開閉動作は保証されず、誤差および制御エラーの原因となる。従って、ＫＴＤＷＭＩＮより小さい場合はタイマー値ＴＤＷ＊＊も出力されず、また現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊も更新されることなく次の割り込みサイクルへ進む。逆に、ＫＴＤＷＭＩＮより大きい場合はステップＳ４１９に進み、現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊を更新する。
【０１４０】
このようにしてステップＳ４０８、Ｓ４０９での処理を終えると、ステップ４２０に進み、タイマー値ＴＤＷ＊＊を電磁弁駆動タイマーにセットし、処理を終了する。なお、油圧差ΔＰｂは上記現在のＷ／Ｃ圧Ｐｂ＊＊より、ΔＰｂ＊＊＝Ｐｂ＊＊（ｎ）−Ｐｂ＊＊（ｎ−Ｎ）として求められる。
【０１４１】
このようにして、目標圧力を実現しながら、アンチスキッド制御を行った場合におけるタイミングチャートを図１８に示す。この図は、速度７０Ｋｍ／ｈからのブレーキングを行った時のアンチスキッド制御波形の一部を示したものである。図１８（ａ）には車輪速度ＶＷ、推定油圧Ｐｂ、伝達ゲイン、位相遅れφが示され、図１８（ｂ）には油圧差ΔＰｂ、速度差ΔＶｗの差分ΔΔＶＷが示され、図１８（ｃ）には、油圧差ΔＰｂと差分ΔΔＶＷとからオフセット分を除き符合を反転させたもの、すなわち｛−（ΔΔＶｗ−Ｍｅａｎ（ΔΔＶｗ））｝と｛ΔＰｂ−Ｍｅａｎ（ΔＰｂ）｝が示されている。
【０１４２】
最終的な位相遅れφは図１８（ｃ）に示す値から演算される。図１８（ｃ）から分かるように油圧Ｐｂが上昇して行くと、油圧Ｐｂの変化に対して速度差ΔＶｗの差であるΔΔＶｗの変化が明らかに様子が変わり、遅れてくる所がある。この変化を検出して位相遅れφが変化している。そして、位相遅れφがしきい値φｔｈを下回ったところで保持パターンに変化し推定油圧Ｐｂがほぼ一定となっている。
【０１４３】
このように、上記のように目標圧力を実現させながらアンチスキッド処理を行うことにより、制動力ピークを超えることによる車輪速度の落ち込みを少なくでき、十分な制動力が得られるようにすることができる。
【０１４４】
（他の実施形態）
上記説明では、増圧パターンの一例として、図１９（ａ）に示すようなパターンを示したが、図１９（ｂ）、（ｃ）に示すような増圧パターンとしてもよい。
【０１４５】
すなわち、図１９（ｂ）にしめすように、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期中にＷ／Ｃ圧Ｐｂを増圧、増圧、保持、増圧するという動作を行っても良いし、パルス幅４つ分を一周期とし、一周期を１／３に分割し、１／３の期間に増圧、増圧、増圧という動作を行うようにしても良い。
【０１４６】
また、上記実施形態において、マスター油圧センサーでマスター圧ＰＭが計測できる場合には、上記ステップＳ４０３、Ｓ４０６の式をそれぞれ下記の数３７、数３８のように変更できる。
【０１４７】
【数３７】
ＰＵＰＭＡＸ＊＊＝Ｐｂ＊＊＋（ＰＭ−Ｐｂ＊＊）ＥＸＰ（−ＫＵＰ・Ｔｓ）
【０１４８】
【数３８】
ＴＵＰ＊＊＝−１/ＫＵＰ・ｌｏｇ（（ＰＭ−ＰＮ＊＊）/（ＰＭ−Ｐｂ＊＊））
また、上記実施形態では、ブレーキトルクに影響する値として、Ｗ／Ｃ圧Ｐｂを用いているが、ブレーキトルクに影響を与える他のパラメータ、またはブレーキトルク自身を用いても良い。
【０１４９】
また、図９、図１０の油圧Ｐｂの一周期の増圧パターンおよび図１９（ｂ）、（ｃ）に示す一周期の増圧パターンにおける各増圧パルスの単位時間あたりの出力数、すなわち増圧パルス周期あるいは／および周波数は、所定周期あるいは所定周波数に制限する方が良い。たとえば、各車輪には主にサスペンション系の共振振動が伝達されるが、このサスペンション系の共振振動とは、車体の揺れあるいはエンジンの振動とサスペンション系自身の振動との共振現象によるものであり、車種により各々異なるものであるが、多くは、約１５ヘルツから４０ヘルツ程度の共振周波数をもっている。たとえば１５ヘルツの共振周波数は車両の上下方向の共振現象の周波数であり、４０ヘルツの共振周波数とは車両の前後方向の共振現象の周波数である。よって、このような１５ヘルツおよび４０ヘルツの周波数あるいは／および周期を除いた増圧パルスの周波数あるいは／および周期とすれば、サスペンション系の共振周波数が油圧差ΔＰｂ演算あるいは油圧Ｐｂ自体の演算の際に用いる信号に悪影響を与えにくくなり、ノイズの影響を低減することができる。また、増圧パルス自体すなわち増圧パルスによる油圧振動および／あるいは弁等のアクチュエータ自体の振動とサスペンション系の振動とがさらに共振する可能性も低減することができる。なお、通常、１秒間に４０回以上の増圧パルスを出力することはアクチュエータ（電磁弁）の性能上困難である場合が多いため、増圧パルスの周期あるいは／および周波数は、１５ヘルツより小さい値、より効果を増すために１０ヘルツ以下とすることが望ましい。
【０１５０】
また、サスペンション系等の共振現象による悪影響を極力除去する際に、上述の如く増圧パルスの周期あるいは／および周波数を考慮するだけではなく、車輪速度Ｖｗの信号の処理時に、バンドパスフィルタあるいはローパスフィルタ等により、サスペンション系の共振周波数を除いてもよい。この際には、１５ヘルツおよび／あるいは４０ヘルツを中心としたプラスマイナス５ヘルツぐらいを車輪速度Ｖｗの信号から除去してもよいし、１５ヘルツより小さい周波数成分のみ、あるいは／および４０ヘルツよりも大きい周波数成分のみで車輪速度Ｖｗ演算をするようにしてもよい。この際にも、サスペンション系の共振によるノイズ信号を車輪速度信号から除去でき、演算精度を向上することができる。
【０１５１】
なお、車輪速度信号に対するサスペンション系の共振周波数相当の信号成分の除去は、増圧パルス側とともに採用してもよいし、各々ごとに採用してもよい。
【０１５２】
また、上述までの実施形態では、図１２で示した３位置弁を用いたアンチスキッド制御装置に適用していたが、この３位置弁２１〜２４に代えて、２位置弁を用いるようにしてもよい。この際、一例としては、３位置弁２１に代えて、マスタシリンダ１６からホイールシリンダ１１までの間の管路に増圧、保持をする増圧２位置弁と、この増圧２位置弁からリザーバの問に設けられ、減圧、保持をする減圧２位置弁とを採用するようにしてもよい。また、この増圧２位置弁に代えて、リニア弁を採用するようにしてもよい。このリニア弁は、通常状態では連通状態であり、ソレノイドヘの通電量に応じて弁体の弁座からのリフト量をリニアに可変調整することができるものである。このようなリニア弁を増圧弁として用いる場合には、図９、図１０、図１９に示した増圧パルスの増圧立上りに発生する高調波成分を除去するようにすると、油圧差ΔＰｂを演算する際のノイズの影響を抑制することができる。なお、この高調波成分とは、増圧パルスの立ちあがり時にきわめて大きい周波数である油圧変動が発生するが、この油圧変動を指す。この油圧変動は油圧差ΔＰｂを演算する際のノイズとなるので、リニア弁を増圧弁として用いる場合には、パルス立ちあがりから保持に入る角の部分を緩やかにするように増圧パルス波形を形成するのが望ましい。
【０１５３】
また、段差、悪路などの荒れた路面に対応したロジックを図２０に示す。この図は、上述した実施形態の図１３に対して、共振検出部８０、第２増圧パターン選択部８１およびスイッチ部８２が備えられたものである。段差、悪路状態などサスペンションの共振が大きい時、車輪速度の変化が位相検出に影響する。従って、位相とは独立に別途サスペンション上下（約１５Ｈｚ）又はサスペンション前後（約４０Ｈｚ）の共振検出を共振検出部８０にて行い、共振値（ゲイン）が大きい場合、すなわち段差が大きい状態あるいは路面状態が荒れている状態（悪路状態）の少なくとも一方の場合には、スイッチ部８２での選択により、第２増圧パターン選択部８１から通常増圧パターンより大きな増圧勾配を出力する。採用する共振数端数（例えば１５Ｈｚ、４０Ｈｚ）は車両により調整する。図２０において、一点鎖線より下の部分は前出の実施形態（図１３参照）と同等であり、一点鎖線の上部の共振検出部にてサスペンション振動のゲインを計測し共振ゲインがしきい値よりも大きな場合、より大きな増圧勾配を出力する。これにより増圧遅れが減少できる。
【０１５４】
なお、本発明におけるアンチスキッド制御装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、従来における車輪速度と車輪加速度を用いたアンチスキッド制御を示す特性図、（ｂ）は、従来におけるμ特性図である。
【図２】時間に関する制動力の増圧特性と車輪速度の増圧特性、およびμーＳ特性を示す図である。
【図３】油圧変化に対する応答を示す図である。
【図４】ブレーキ力変化と速度変化をモデル的に示した図である。
【図５】ブレーキ力変化と速度変化をモデル的に示した図である。
【図６】接地面のダンパー要素を変化させた場合におけるタイヤバネの変形及び接地面すべり量を示した図である。
【図７】接地面のダンパー要素を変化させた場合におけるＷ／Ｃ圧Ｐｂに対する車輪速度Ｖｗの速度差ΔＶｗの変化を示した図である。
【図８】油圧変化に対する速度変化の応答の取り出し方を示す図である。
【図９】増圧のための油圧出力パターンを示す図である。
【図１０】制動ピーク保持のための油圧出力パターンを示す図である。
【図１１】増圧パターンの増圧幅について説明した図である。
【図１２】本発明の一実施形態が適用されるアンチスキッド制御装置の全体構成を示した図である。
【図１３】アンチスキッド制御システムを示すブロック図である。
【図１４】位相差検出部の概要を示した図である。
【図１５】図１２に示すアンチスキッド制御装置が行うアンチスキッド制御のフローチャートである。
【図１６】図１５に示す各輪制御の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】図１６に示す油圧サーボ７０が行う油圧演算フローチャートである。
【図１８】アンチスキッド制御実行時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図１９】他の実施形態で示す増圧パターンの変形例を示す図である。
【図２０】他の実施形態で説明するアンチスキッド制御システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１〜４…車輪、５〜８…車輪速度センサ、１１〜１４…Ｗ／Ｃ、
２１〜２４…電磁弁、４０…ＥＣＵ。
Claims (10)
- 車両の各車輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、
各車輪にかかるブレーキトルク又はホイールシリンダ圧を取得するトルク取得手段と、
ブレーキトルクをパルス的に変化させるトルク変化手段と、
前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の変化に対する、前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の変化の位相遅れを検出する位相遅れ検出手段と、
前記位相遅れ検出手段により検出された位相遅れが所定値以上である場合に、車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることを検出する制動状態検出手段と、
を備えていることを特徴とする制動状態検出装置。 - 前記トルク変化手段は、車種によって予め定まっているサスペンション系の共振振動の周期より低い周期で、ブレーキトルクをパルス的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の制動状態検出装置。
- 前記トルク変化手段は、前記制動状態検出手段により車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることが検出されている場合に、ブレーキトルクの増加及び減少を交互に繰り返して同ブレーキトルクをパルス的に変化させ、前記制動状態検出手段により車両と路面との摩擦力が最大値又はその近傍値に達していることが検出されていない場合に、ブレーキトルクの増加のみを繰り返して同ブレーキトルクをパルス的に変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の制動状態検出装置。
- 前記位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の変化に対する前記速度差ΔＶｗの変化の位相差を前記位相遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制動状態検出装置。
- 前記位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記速度差ΔＶｗの前記差分時間前から現時点までの平均値を算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の変化に対する、前記速度差ΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、前記位相遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制動状態検出装置。
- 前記位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値とその現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記速度差ΔＶｗの前記差分時間前から現時点までの平均値を算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の前記差分時間前から現時点までの平均値を算出し、前記トルク差からその平均値を除いた値の変化に対する、前記速度差ΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、前記位相遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制動状態検出装置。
- 前記位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の変化に対する前記差分ΔΔＶｗの変化の位相差を前記位相遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制動状態検出装置。
- 前記位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、前記差分ΔΔＶｗの前記差分時間前から現時点までの平均値を算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の変化に対する、前記差分ΔΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、前記位相遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制動状態検出装置。
- 前記位相遅れ検出手段は、所定の差分時間前に前記車輪速度検出手段により検出された車輪速度の過去値と現在値との差である速度差ΔＶｗを算出し、前記差分時間前の速度差ΔＶｗとその現在値との差分ΔΔＶｗを算出し、前記差分ΔΔＶｗの前記差分時間前から現時点までの平均値を算出し、前記差分時間前に前記トルク取得手段により取得されたブレーキトルク又はホイールシリンダ圧の過去値とその現在値との差であるトルク差を算出し、前記トルク差の前記差分時間前から現時点までの平均値を算出し、前記トルク差からその平均値を除いた値の変化に対する、前記差分ΔΔＶｗからその平均値を除いた値の変化の位相差を、前記位相遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制動状態検出装置。
- 請求項１から９のいずれか１つに記載の制動状態検出装置を備え、
前記制動状態検出装置による制動状態の検出結果に基づいて、アンチスキッド制御を行うことを特徴とするアンチスキッド制御装置。
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