JP7246509B2

JP7246509B2 - 車両のアンチロックブレーキシステム制御装置

Info

Publication number: JP7246509B2
Application number: JP2021553913A
Authority: JP
Inventors: 芳紀坂谷; 敏英佐竹; 雄司清水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2023-03-27
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: WO2021084596A1; CN114585544A; US20220258706A1; US11691602B2; DE112019007844T5; CN114585544B; JPWO2021084596A1

Description

本願は、車両のアンチロックブレーキシステム制御装置に関するものである。

アンチロックブレーキシステム（Antilock Brake System。略称ＡＢＳ。以降ＡＢＳと略記することもある）は、急ブレーキ、あるいは低摩擦路でのブレーキ操作において、車輪がロックすることを防ぐことにより車両の安定性を高める装置である（例えば、特許文献１参照）。

また、ＡＢＳ制御時において目標ヨーレートと実ヨーレートとの間に所定以上の差分が生じたとき、すなわちＡＢＳ制御中に旋回を行う際に必要な横力が得られていない場合、ＡＢＳ制御に用いる目標スリップ率を横力重視へ変更し、十分な横力を確保するＡＢＳ制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開2004-210104号公報特許第3296050号公報

しかしながら、目標スリップ率を横力重視へ変更した際に、過度に大きいヨーレートが発生した場合、車両が不安定となりスピンを引き起こしてしまう恐れがある。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、ＡＢＳ制御時に旋回を行う場合、車両の走行状態に応じて目標スリップ率を変更することで、旋回時の車両挙動を安定させることが可能な車両のＡＢＳ制御装置を提供することを目的とする。

本願に開示される車両のアンチロックブレーキシステム制御装置は、
車両のアンチロックブレーキシステム制御装置であって、
車両の走行状態に応じて、
全ての車輪の目標スリップ率を前記車両の制動力が最大となる制動力重視の目標スリップ率に設定する制動力重視モードと、前記全ての車輪のうち、旋回内側前輪と２つの後輪の目標スリップ率をタイヤの回転方向に対して直角方向に作用する横力が制動力より大きくなる横力重視の目標スリップ率に設定して車両に働くヨーモーメントを抑制する横力重視回頭抑制モードと、の２つのモードを切り替えるアンチロックブレーキシステム制御モード選択部、
前記全ての車輪の目標スリップ率を、前記車輪ごとに、前記制動力重視の目標スリップ率および前記横力重視の目標スリップ率から選択された１つの目標スリップ率に切り替えて設定することが可能な目標スリップ率設定部、
を備え、
前記目標スリップ率設定部は、前記車両が走行する際に、前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部によって前記２つのモードから選択された一のモードに従って、前記車輪ごとに、前記目標スリップ率を前記制動力重視の目標スリップ率か前記横力重視の目標スリップ率のいずれか一に設定するものである。

本願に開示される車両のアンチロックブレーキシステム制御装置によれば、ＡＢＳ制御時に旋回を行う場合、車両の走行状態に応じて目標スリップ率を変更することで、旋回時の車両挙動を安定させることが可能な車両のＡＢＳ制御装置を提供することができる。

実施の形態１に係る車両のＡＢＳ制御装置の構成ブロック図である。ＡＢＳ制御モード選択部の処理手順を示すフローチャート図である。スリップ率と車輪に働く制動力、及び横力の関係をグラフで表した図である。各ＡＢＳ制御モードにおいて、各車輪の目標スリップ率が制動力、もしくは横力のいずれの目標スリップ率を重視しているかを示した図である。目標スリップ率設定部の処理手順を示すフローチャート図である。実施の形態１に係る車両のＡＢＳ制御装置の信号処理に係るハードウエア構成の一例を示す図である。

実施の形態１．
本実施形態１の車両のＡＢＳ制御装置に用いられる制動システムは、電動ブレーキ装置であり、従来の油圧ブレーキ装置に比べ、各車輪の制動力を個々に制御することが容易であり、且つ油圧ブレーキ装置よりも、高応答・高精度に制御することが可能となった。これにより本実施の形態１の車両のＡＢＳ制御装置を実現することができる。

図１は、本実施の形態１に係る車両のＡＢＳ制御装置１００の構成ブロックを示した図である。図１において、ペダル操作量検出部１は、ドライバによるブレーキペダル操作量を検出する。このブレーキペダル操作量はペダルストロークセンサにて検出することができ、ドライバがブレーキペダルを操作した際のペダルのストローク量を検出する。

車体速度検出部２は車体速度の推定を行う。車体速度はエンジン回転数、車輪の回転速度、加速度センサ、あるいは車両のＧＰＳ情報から推定することができる。この推定手法は公知の技術であるため、ここでは、詳細な説明は省略する。

左前輪車輪速度検出部３ａ、右前輪車輪速度検出部３ｂ、左後輪車輪速度検出部３ｃ、右後輪車輪速度検出部３ｄは、各車輪に設置した車輪速センサから各車輪の回転速度を検出し、車輪速度を算出する。

スリップ率算出部４では、前記車体速度検出部２で検出された車体速度Ｖと左前輪車輪速度検出部３ａ、右前輪車輪速度検出部３ｂ、左後輪車輪速度検出部３ｃ、右後輪車輪速度検出部３ｄで検出された各車輪速度、すなわち、左前輪車輪速度Ｖｗ_ＦＬ、右前輪車輪速度Ｖｗ_ＦＲ、左後輪車輪速度Ｖｗ_ＲＬ、右後輪車輪速度Ｖｗ_ＲＲを基に、各車輪のスリップ率Ｓ（左前輪スリップ率：Ｓ_ＦＬ、右前輪スリップ率：Ｓ_ＦＲ、左後輪スリップ率：Ｓ_ＲＬ、右後輪スリップ率：Ｓ_ＲＲ）をそれぞれ、算出する。
ここで、スリップ率（単位：％）とは、車体速度と車輪の回転速度の差を車体速度で割った値を１００倍したものである。

上記スリップ率は車両がブレーキをかけずに走行している場合、すなわち車体速度と車輪速度が等しい場合は０％となる。また車輪がロックした場合、すなわち車輪速度が０となった場合はスリップ率が１００％となる。上記各車輪のスリップ率（単位：％）、すなわち、左前輪スリップ率：Ｓ_ＦＬ、右前輪スリップ率：Ｓ_ＦＲ、左後輪スリップ率：Ｓ_ＲＬ、右後輪スリップ率：Ｓ_ＲＲは、それぞれ以下に示す式（１）～式（４）で算出できる。

前記ペダル操作量検出部１で検出されたペダル操作量と、前記車体速度検出部２で検出された車体速度、及び前記スリップ率算出部４で算出された各車輪のスリップ率、すなわち、上記のＳ_ＦＬ、Ｓ_ＦＲ、Ｓ_ＲＬ、Ｓ_ＲＲを基に、ＡＢＳ開始・終了判定部５で、ＡＢＳ制御の開始あるいは終了の判定を行う。ＡＢＳ制御の開始あるいは終了の判定は各車輪のスリップ率、もしくは車体速度を使用して判定されるが、公知の技術であるため詳細な説明は、ここでは省略する。前記ＡＢＳ開始・終了判定部５はＡＢＳ制御フラグを出力し、ＡＢＳ制御フラグが０の場合はＡＢＳ制御が実行されない状態、ＡＢＳ制御フラグが１の場合はＡＢＳ制御が実行される状態を表す。

ヨーレート検出部６は、車両に設置したジャイロセンサを用いて、車両に働いているヨーレートを検出する。
操舵量検出部７では、ステアリングアングルセンサを用いてドライバの操舵量を検出する。ただし、車両がドライバの操作を介さず、自動運転を行っている場合は自動運転システムからの操舵指令を検出してもよい。
ＡＢＳ制御モード選択部８は、前記ヨーレート検出部６、及び操舵量検出部７の出力に基づき、以下で説明するＡＢＳ制御モードの選択を行う。

ＡＢＳ制御モードは、制動力重視モード、横力重視回頭抑制モード、横力重視回頭促進モードの３種類（これらの具体的な内容については後述する）で構成され、この３つのモードのうち、いずれか一のモードを選択する。なお、ＡＢＳ制御モード選択部８ではＡＢＳの制御モード状態がＡＢＳモードステートとして表わされており、制動力重視モードが０、横力重視回頭抑制モードが１、横力重視回頭促進モードが２で、それぞれ表わされる。また、ＡＢＳモードステートの初期値は０である。なお、回頭とは、車両に働くヨーモーメントと呼べるものであり、回頭性はヨーモーメントによる角加速度の大きさで決まる。以下では、このＡＢＳ制御モードの具体的な内容について説明する。

まず、制動力重視モードは、全ての車輪の目標スリップ率を制動力重視目標スリップ率に設定するモードである。制動力重視モードを実行することにより、横力は低下するが高い制動力を確保できる。

次に、横力重視回頭抑制モードは、旋回内側前輪と後輪の目標スリップ率を横力重視目標スリップ率に設定し、旋回外側前輪の目標スリップ率を制動力重視目標スリップ率に設定するモードである。横力重視回頭抑制モードを実行することにより、車両の回頭を抑制する方向にモーメントを発生させ、車両の横力を維持したまま、過度なヨーレートの発生を抑制できる。

最後に、横力重視回頭促進モードは、旋回外側前輪と後輪の目標スリップ率を横力重視目標スリップ率に設定し、旋回内側前輪の目標スリップ率を制動力重視目標スリップ率に設定する。横力重視回頭促進モードを実行することにより、車両の回頭を促進する方向にヨーモーメントを発生させ、車両の回頭性を重視した旋回が可能となる。

さらに、目標スリップ率設定部９は、ＡＢＳ開始・終了判定部５で行ったＡＢＳ制御の開始あるいは終了の判定結果と、ＡＢＳ制御モード選択部８の制御モード選択結果であるＡＢＳモードステートとを基に、目標スリップ率の設定を行う。

また、左前輪スリップ率制御部１０ａ、右前輪スリップ率制御部１０ｂ、左後輪スリップ率制御部１０ｃ、右後輪スリップ率制御部１０ｄでは、前記目標スリップ率設定部９から出力された目標スリップ率を基に、各車輪のスリップ率制御を行う。

次に、ＡＢＳ制御モード選択部８の動作について、図２のフローチャートを用いて以下説明する。図２は、上記ＡＢＳ制御モード選択部８の処理手順を示すフローチャートである。

図２において、まず、ステップＳ１では、前記ヨーレート検出部６で検出されたヨーレートの読込みを行う。またステップＳ２では、前記操舵量検出部７で検出された操舵量の読込みを行う。

前記ステップＳ１で読込んだヨーレートが閾値Ｙｌ（“ｌ”はエル。以下同様）未満である場合には、車両が直進状態であると推測されるため、ＡＢＳの制御モードを制動力重視モードとし、ＡＢＳモードステートを０にする。（ステップＳ３、ステップＳ４）

前記ステップＳ３においてヨーレートがＹｌ以上である場合、車両が旋回中であると推測されるため、ＡＢＳの制御モードを横力重視回頭抑制モードとし、ＡＢＳモードステートを１にする。（ステップＳ５）

前記ステップＳ２で読込んだ操舵量が閾値Ｓｌ（“ｌ”はエル。以下同様）以上である場合には、車両の高い回頭性が必要と推測されるため、ＡＢＳ制御モードを横力重視回頭促進モードとし、ＡＢＳモードステートを２にする。（ステップＳ６、ステップＳ７）

図２について説明した、すべてのヨーレート、および操舵量のそれぞれのケースに対応させて、ステップＳ８で前記ＡＢＳモードステートの出力を行う。

次に、スリップ率と車輪に働く制動力、及び横力の関係について図３を用いて説明する。図３は、スリップ率と車輪に働く制動力（図中、太い実線で示した曲線を参照）、及び横力（図中、太い点線で示した曲線を参照）の関係を表すグラフであり、横軸はスリップ率Ｓ（単位：％）、左側の縦軸は制動力（単位：Ｎ）、右側の縦軸は横力（単位：Ｎ）を示している。

また、図３に示したＳｔｂ（スリップ率３０％程度）は、制動力が最大となる制動力重視目標スリップ率である。また、Ｓｔｓ（スリップ率５％程度）は、車輪に働く横力を重視した横力重視目標スリップ率である。通常、スリップ率が３０％程度で車輪に働く制動力は最大となる。一方で、横力はスリップ率が０％のとき最大となり、１００％で０となる。

すなわち、車輪の目標スリップ率をＳｔｂに設定した場合、高い制動力を出せるが横力が低下するため、車両の旋回性能は低下する。また目標スリップ率をＳｔｓに設定した場合、車輪に働く横力は向上するが制動力が低下するため、車両の制動距離が長くなる。

本実施の形態の車両のＡＢＳ制御装置では、車両の走行状態に応じて、制動力重視モード、横力重視回頭抑制モード、横力重視回頭促進モードの３つのモードに分けて制御を行い、各モードに応じて、各車輪、すなわち、左前輪車輪、右前輪車輪、左後輪車輪、右後輪車輪、の目標スリップ率を、制動力重視目標スリップ率（Ｓｔｂ）と横力重視目標スリップ率（Ｓｔｓ）で切り替えるようにしている。

図４は、上述の各ＡＢＳ制御モードにおいて、各車輪、すなわち、左前輪車輪、右前輪車輪、左後輪車輪、右後輪車輪、の目標スリップ率が制動力、もしくは横力のいずれを重視しているのかを示したモデル図である。

大きな四角の枠は、本図が、車両が左旋回の場合のモデル図であることを示している。この大きな四角の枠中、一番左側の小さな四角の枠は、制動力重視モードを示すモデル図、中央の小さな四角の枠は、横力重視回頭抑制モードを示すモデル図、右側の小さな四角の枠は、横力重視回頭促進モードを示すモデル図である。いずれの小さな四角の枠の図においても、左右の前輪は、左右の後輪に対して左側に傾いている（スリップ角を有している）。

さらに、図中、曲がった黒の矢印は、車両の旋回方向を示し、図４においては、いずれのモードにおいても、車両が左旋回時の場合であることを示している。また、図中、白抜き左向きの矢印は、該当する各車輪が、横力を重視していることを示している。また、濃い下向きの矢印は、該当する各車輪が、制動力を重視していることを示している。なお、以上において旋回時に車体に働く、遠心力、向心力はここでは省略して説明する。

ここで、制動力重視モードでは、４つの全ての車輪の目標スリップ率を制動力重視目標スリップ率であるＳｔｂに設定する。
また、横力重視回頭抑制モードでは、４つの車輪のうち、旋回内側前輪と２つの後輪の目標スリップ率を横力重視目標スリップ率であるＳｔｓに設定し、旋回外側前輪の目標スリップ率は制動力重視目標スリップ率であるＳｔｂに設定する。
さらに、横力重視回頭促進モードでは、旋回外側前輪と後輪の目標スリップ率を横力重視目標スリップ率であるＳｔｓに設定し、旋回内側前輪の目標スリップ率は制動力重視目標スリップ率であるＳｔｂに設定する。

次に、目標スリップ率設定部９の動作について、図５のフローチャートを用いて以下説明する。図５は、上記目標スリップ率設定部９の処理手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ９では、ＡＢＳ開始・終了判定部５（図１参照）で出力されたＡＢＳ制御フラグの読込みを行う。

次に、上記ＡＢＳ制御フラグが０である場合、目標スリップ率設定部の処理を終了する。ＡＢＳ制御フラグが１である場合は、前記ＡＢＳ制御モード選択部８で出力されたＡＢＳモードステートの読込みを行う。（ステップＳ１０及びステップＳ１１）

次に、ステップＳ１２では、前記ステップＳ１１で読込んだＡＢＳモードステートに従って、各車輪、すなわち、左前輪車輪、右前輪車輪、左後輪車輪、右後輪車輪、の目標スリップ率を制動力重視目標スリップ率、あるいは横力重視目標スリップ率に設定する。

最後に、ステップＳ１３では、前記ステップＳ１２で設定した各車輪、すなわち、左前輪車輪、右前輪車輪、左後輪車輪、右後輪車輪、の目標スリップ率を出力する。

スリップ率制御は実際のスリップ率（実スリップ率）が目標スリップに沿うように、上記それぞれの車輪にかかる制動力を制御するが、この場合の制御手法は公知の技術であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

なお、横力重視回頭抑制モードにおいて、旋回内側前後輪を横力重視目標スリップ率であるＳｔｓに設定し、旋回外側前後輪を制動力重視目標スリップ率であるＳｔｂに設定してもよい。

また横力重視回頭促進モードにおいて、旋回内側前後輪を制動力重視目標スリップ率であるＳｔｂに設定し、旋回外側前後輪を横力重視目標スリップ率であるＳｔｓに設定してもよい。

また、制動力重視目標スリップ率（Ｓｔｂ）、横力重視目標スリップ率（Ｓｔｓ）は、車両諸元（車両重心高、あるいはタイヤ性能）、あるいは車両走行状態（車速、あるいは加速度）、及び路面摩擦力に応じて変更してもよい。

なお、本願の車両のアンチロックブレーキ制御装置の信号処理に係るハードウエア２０の一例を図６に示す。この図に示すように、本制御装置の信号処理に係るハードウエア２０にはプロセッサ２１と記憶装置２２が含まれる。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ２１は、記憶装置２２から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ２１にプログラムが入力される。また、プロセッサ２１は、演算結果等のデータを記憶装置２２の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ペダル操作量検出部、２車体速度検出部、３ａ左前輪車輪速度検出部、３ｂ右前輪車輪速度検出部、３ｃ左後輪車輪速度検出部、３ｄ右後輪車輪速度検出部、４スリップ率算出部、５ＡＢＳ開始・終了判定部、６ヨーレート検出部、７操舵量検出部、８ＡＢＳ制御モード選択部、９目標スリップ率設定部、１０ａ左前輪スリップ率制御部、１０ｂ右前輪スリップ率制御部、１０ｃ左後輪スリップ率制御部、１０ｄ右後輪スリップ率制御部、２０ハードウエア、２１プロセッサ、２２記憶装置、１００車両のＡＢＳ制御装置

Claims

車両のアンチロックブレーキシステム制御装置であって、
車両の走行状態に応じて、
全ての車輪の目標スリップ率を前記車両の制動力が最大となる制動力重視の目標スリップ率に設定する制動力重視モードと、前記全ての車輪のうち、旋回内側前輪と２つの後輪の目標スリップ率をタイヤの回転方向に対して直角方向に作用する横力が制動力より大きくなる横力重視の目標スリップ率に設定して車両に働くヨーモーメントを抑制する横力重視回頭抑制モードと、の２つのモードを切り替えるアンチロックブレーキシステム制御モード選択部、
前記全ての車輪の目標スリップ率を、前記車輪ごとに、前記制動力重視の目標スリップ率および前記横力重視の目標スリップ率から選択された１つの目標スリップ率に切り替えて設定することが可能な目標スリップ率設定部、
を備え、
前記目標スリップ率設定部は、前記車両が走行する際に、前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部によって前記２つのモードから選択された一のモードに従って、前記車輪ごとに、前記目標スリップ率を前記制動力重視の目標スリップ率か前記横力重視の目標スリップ率のいずれか一に設定することを特徴とする車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。
前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部は、前記全ての車輪のうち、旋回外側前輪と２つの後輪の目標スリップ率を前記横力が制動力より大きくなる横力重視の目標スリップ率に設定して車両に働くヨーモーメントを促進する横力重視回頭促進モードを有し、前記制動力重視モード、前記横力重視回頭抑制モード、および前記横力重視回頭促進モードの３つのモードを切り替えて設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。
前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部が前記制動力重視モードを選択した場合に、前記目標スリップ率設定部は、前記全ての車輪の前記目標スリップ率を前記制動力重視の目標スリップ率に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。
前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部が前記横力重視回頭抑制モードを選択した場合に、前記目標スリップ率設定部は、旋回外側前輪、もしくは旋回外側前輪および旋回外側後輪の前記目標スリップ率を前記制動力重視の目標スリップ率に設定し、前記全ての車輪のうち、前記制動力重視の目標スリップ率に設定していない全ての車輪の前記目標スリップ率を前記横力重視の目標スリップ率に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。
前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部が前記横力重視回頭促進モードを選択した場合に、前記目標スリップ率設定部は、旋回内側前輪、もしくは旋回内側前輪および旋回内側後輪の前記目標スリップ率を前記制動力重視の目標スリップ率に設定し、前記全ての車輪のうち、前記制動力重視の目標スリップ率に設定していないすべての車輪の目標スリップ率を前記横力重視の目標スリップ率に設定することを特徴とする請求項２に記載の車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。
前記車両の走行状態を検出するヨーレート検出部を備え、前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部は、前記ヨーレート検出部が所定の閾値以上のヨーレートを検出した場合に前記横力重視回頭抑制モードを選択することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。
ドライバの操舵量を検出する操舵量検出部を備え、前記アンチロックブレーキシステム制御モード選択部は、前記操舵量検出部が所定の閾値以上の操舵量を検出した場合に前記横力重視回頭促進モードを選択することを特徴とする、請求項２または請求項５に記載の車両のアンチロックブレーキシステム制御装置。