JPH0292763A - 車輌のアンチスキッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、自動車や滑走中の航空機など車輪走行を行
う車輌のアンチスキッド装置に関する。

（ｂ）従来の技術 従来よりトレーラや車輪にて滑走する航空機などにおい
ては各車輪のブレーキング状態を適正に保って主に横滑
りなどの異常状態を防止する目的で、また、乗用車など
においては急ブレーキ時において車輪のロックによるス
リップを防止して主に制動距離を最短化する目的でアン
チスキッド装置が用いられている。

従来の一般的なアンチスキッド装置は、車輌の走行速度
と車輪の速度を検出し、両者の差によって車輪のブレー
キ状態を判断し、車輪が略ロック・状態となったときブ
レーキ油圧を一時的に低下させてロック状態を解除し、
その後再びブレーキ油圧を高めて制動力を復帰させるよ
うに構成している。このブレーキ油圧の低下復帰が断続
的に行われることによって車輪の完全ロックが回避され
るとともに制動距離が短縮される。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の装置では、車速度と車輪速度のずれ
から求めた車輪の制囃状態に応じて、予め定められたプ
ログラム処理によってブレーキ油圧を制御するように構
成しているため、−回当たりの演算時間が長く、ブレー
キ油圧の制御をスムーズに行うことができない。このた
め、制動がスムーズでないばかりか、ブレーキペダルに
振動が伝達されるという欠点があった。

この発明の目的は、車輪のスリップ量とスリップ変化量
から車輪の制動状態を推論することにより、上記の問題
点を解決するこのできる車輌のアンチスキッド装置を提
供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、車速度検出手段と、車輪速度検出手段と、
車速度および車輪速度に基づき、車輪がロックしないよ
うにブレーキ油圧を制御するブレーキ油圧制御手段を有
する装置において、車速度と車輪速度から車輪のスリッ
プ量を検出する手段と、 スリップ量の変化量を検出する手段と、スリップ量とス
リップ変化量からファジィ推論によりブレーキ油圧制御
量を求めるファジィ推論手段を設けたことを特徴として
いる。

（８１作用 この発明の構成を第１図に示す。同図において８はブレ
ーキペダルであり、ブレーキペダル８が踏まれることに
よって倍力装置９がマスターシリンダ１０のピストンを
押圧する。ブレーキ油はブレーキ管１１を通してシリン
ダ１２のピストンを作動させる。これによりディスク１
３を制動する。車速度センサ１は車輌の走行速度を検出
する。

車輪速度センサ２は車輪の回転速度（接地面の接線方向
速度）を検出する。スリップ量検出手段３は車速度と車
輪速度の比などから車輪のスリップ量ｅを検出する。ス
リップ変化量検出手段４は求められたスリップ量の時間
的変化の大きさｅｏを検出する。ファジィ推論部５はス
リップ量ｅとスリップ変化量ｅ′を変数として推論し、
推論結果Ｐを出力する。ピストン位置制御回路６は信号
Ｐに応じて油圧装置７を制御する。これにより油圧装置
７はブレーキ油圧を制御する。

ができる。また、ファジィ推論手段５は容易にハードウ
ェア化することができるため、スリップ量とスリップ変
化量の入力に対する推論値Ｐの出力を略リアルタイムで
行うことができ、スムーズな制動化が可能となる。

ファジィ推論手段は公知のようにファジィ演算を行うフ
ァジィ演算部と確定値演算を行うデファジファイ部とで
構成され、ファジィ演算部は予め定められたファジィル
ールに従ったメンバーシップ関数発生器を備え、入力さ
れる変数に対するメンバーシップ値（所属値）を演算す
るとともに、その結果に基づいて演算した推論値をデフ
ァジファイ部に対して出力する。ファジィルールは、１
ｆ（ｘ＋Ｊ　　ａｎｄ　　ｘｚ＝Ｂ−―−）　　ｔｈｅ
ｎ（ｙ＝Ｚ）の形式で表され、（ｘ＋Ｊ　ａｎｄ　Ｘｚ
・Ｂ・・・）は前件部、（ｙ＝Ｚ）は後件部と呼ばれる
。このファジィルールはスリップ量とスリップ変化量と
実際の車輪の制寺状態に基づいて経験的に決められる。

第７図は上記のファジィルールに従って推論結果を出力
する１つの公知の手法を説明するための図である。

同図（Ａ）、（Ｂ）は前件部の２つの変数に対応するメ
ンバーシップ関数を示し、同図（Ｃ）は後件部に対応す
るメンバーシップ関数を表す。ここでは前件部のメンバ
ーシップ関数を２つ示しているが前件部の項数が増えれ
ばメンバーシップ関数もその分増える。各部において横
軸は変数の値を表し、縦軸はメンバーシップ値（所属度
）を表す。

今、前件部の第１項目の変数Ｘ、の値がＸ。

であるとすると、そのときの所属度は０．５である（同
図（Ａ）参照）。また、前件部の第２項目の変数ｘ２の
値がｘ２　Ｔとすると、そのときの所属度は０．３であ
る（同図（Ｂ）参照）。このような場合、ファジィ演算
部ではそれぞれの所属度の中の最も小さな値をとる。す
なわち上記の例では所属度０．３を選ぶ。次にＺに対応
するメンバ−シップ関数を上記の所属度０．３のところ
で頭切りを行い、下側の台形部Ｓの重心位置ｙ°を求め
る。そしてこのｙ′を推論結果として出力する１つのル
ールに対しては以上のような推論を行うが一般には複数
のルールを設定する。この場合には各ルール毎に第７図
（Ｃ）に示す推論結果が出力される。この場合には各ル
ール毎に出力された台形部を論理和し、その論理和した
部分（第７図（Ｄ）のハンチング領域）の重心ｙ〃を推
論の確定値として出力する。

以上の推論手法において、前件部に対する所属度の論理
積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後件
部に対する台形部の論理和演算ルールを、ｍｉｎｉ−ｍ
ａｙルールと呼ぶ。

（ｆｌ実施例 第２図はこの発明の実施例である車輌のアンチスキッド
装置の制御部の構成図を示している。

車速度検出回路１ａには投光器１ｂおよび受光器ＩＣが
接続されている。投光器１ｂは路面に対し特定光（レー
ザー光）を特定角度方向に照射し、受光器１ｃはその路
面からの反射光を受光する。したがって受光信号はドツ
プラ効果による影響受け、車輌の走行速度に応じて投光
信号と受光信号とによる相関信号のスペクトラムが変化
する。

車速度検出回路１ａはこのスペクトラムなどから車輌の
走行速度（対地速度）に対応する電圧信号Ｖを出力する
。回転速度検出器２ａは後車軸の回転速度を検出する装
置、車輪速度検出回路２ｂはその回転速度に応じて車輪
の接線方向速度に対応する電圧信号Ｖｔを出力する回路
である。除算回路３ａはＶ／Ｖｔの除算を行う回路、減
算回路３ｂは３ａにより求められた除算結果に対して０
゜８を減算する回路である。なお、除算回路３ａおよび
減算３ｂは何れもアナログ回路により構成される。

したがって減算回路３ｂの出力ｅのレベルとブレーキ状
態の関係は次のように表すことができるｅ＝０．２二定
行状態 Ｑ＜ｅ＜０．２：減速状態 Ｏ：最も制動距離の短い（制動効 率の高い状態） ０．８’＜ｅ＜Ｑニスリップ量大の状態−Ｏ，Ｓ：車輪
完全ロック状態 微分回路４はスリップ量ｅを微分することによってスリ
ップ量の時間的変化量ｅ°を求める。

比較回路１４はスリップ量ｅのレベルの推移に応じて次
のようにファジィ推論部５の処理を有効／無効にする。

ｅ＜−０，１５のときオン（有効） ｅ＞０．１５のときオフ（無効） したがってファジィ推論部５はスリップ量ｅが−０，１
５未満となったとき車輪がロックしつつつある状態とみ
なしてファジィ推論出力を有効化し、またブレーキ量ｅ
が０．１５を超えたときブレーキが緩められたものとみ
なしてファジィ推論の 寺出力を無効化する。

ピストン位置制御回路６はファジィ推論部５から出力さ
れるブレーキ油圧制御量Ｐに応じてブレーキ油圧を制御
する油圧装置のピストン位置を制御する。このブレーキ
油圧を制御する油圧装置は、例えば３ポート３ポジシヨ
ンのサーボ弁とシリンダおよび油圧ポンプを備え、ソレ
ノイドの通電時間によってピストンの移動量を制御する
。

本実施例においてスリップ量ｅとスリップ変化量ｅ°を
変数とした場合のブレーキ油圧制御量を表現するための
推論ルールは次のようになる。

−推論ルール− （１）もしスリップ量ｅが最適値（０）より少し大きく
、かつスリップ量ｅ以下少し減少しているならば、この
ままでスリップ量が最適値に到達するのでブレーキ油圧
をそのまま維持する。

（２）もし、スリップ量がほとんど最適値でかつスリッ
プ量ｅが少し増加している（スリップ変化量が少し大き
い）ならば、スリップ量が最適値から外れてブレーキ油
圧が大きくなりすぎつつあるのでブレーキ油圧を少し低
くする。

（３）もし、スリップ量が最適値よりある程度小さく、
かつスリップ量がほとんど変わらないならば、ブレーキ
油圧、がある程度低いため、ブレーキ油圧をある程度高
める。

以上のルールを含めてルール全体をマトリックスにして
表現すると、第３図に示すようになる。

第３図においてスリップｆｆ１ｅについて各信号はＰＬ
ニスリップ量がかなり多い ２Ｍニスリップ量がある程度が多い ＰＳニスリップ量が少し多い ＺＲニスリップ量が最適 ＮＳニスリップ量が少し少ない ＮＭニスリップ量がある程度少ない ＮＬニスリップ量がかなり少ない を意味している。また、スリップ変化量ｅ°について各
信号は、 ＰＬニスリップ変化量がかなり大きい ２Ｍニスリップ変化量がある程度が大きいＰＳニスリッ
プ変化量が少し大きい ＺＲニスリップ変化量がほとんどＯ ＮＳニスリップ変化量が少し小さい ＮＭニスリップ変化量がある程度率さいＮＬニスリップ
変化量がかなり小さい を意味している。また、ｅとｅ　ｌにより定まるマトリ
ックスの内容はブレーキ油圧制御量Ｐの値であり、 ＰＬニブレーキ油圧をかなり高くする ２Ｍニブレーキ油圧をある程度高くするＰＳニブレーキ
油圧を少し高くする ＺＲニブレーキ油圧を維持する ＮＳニブレーキ油圧を少し低くする ＮＭニブレーキ油圧をある程度低くするＮＬニブレーキ
油圧をかなり低くする を意味している。

なお、上記の曖昧な言語値を表現するＰＬ、ＰＭ、ＰＳ
、ＺＲ，ＮＳ、ＮＭ、ＮＬはラベルと呼ばれる。

曖昧な言語値、すなわち上記のラベルＰＬ−ＮＬを表現
するメンバーシップ関数は第４図（Ａ）〜（Ｃ）に示す
ものを使用する。

同図（Ａ）はスリップ量ｅに対するメンバーシップ関数
を表し、同図ＣＢ）はスリップ変化量ｅ１に対するメン
バーシップ関数を表している。また、同図（Ｃ）は制御
すべきブレーキ油圧制御量を表すメンバーシップ関数で
ある。

第５図はファジィ推論部５の構成図である。

前述したようにファジィ推論部５はファジィ演算部とデ
ファジファイ部２１とで構成される。ファジィ演算部は
第３図に示した各推論ルールに従ってルール毎の推論結
果Ｘｉを出力するために、前件部における所属度を演算
するためのメンバーシップ関数発生器と後件部の推論結
果を出力するためのメンバーシップ関数発生器を備えて
いる。

各ファジィ演算部はルール毎に設けられるために、合計
２０ａ〜２０ｕの２１個が設けられ、各ファジィ演算部
の推論結果Ｘ１〜Ｘ２１は並列にデファジファイ部２１
に出力される。

前記ファジィ演算部は第６図（Ａ）に示すような構成に
ある。なお、同図はファジィ演算部２０１の構成図を示
している。

図示するように３個の汎用メンバーシップ関数発生器３
０〜３２を有し、各メンパージ・ンプ関数発生器にはｅ
に対応するラベルＮＳ％ｅ’に対応するラベルＺＲ１お
よびブレーキ油圧制御量Ｐに対応するラベルＮＳが入力
される。汎用のメンバーシップ関数発生器はラベルが入
力されることによって、そのラベルに対応したメンバー
シップ関数を発生する。すなわち、第６図（Ａ）に示す
ファジィ演算部２０１のメンバーシップ関数発生器３０
内では第４図（Ａ）にＮＳで示すメンバーシップ関数が
発生し、メンバーシップ関数発生器３１内では第４図（
Ｂ、）にＺＲで示すメンバーシップ関数が発生する。ま
た、メンバーシップ関数発生器３２では第４図（Ｃ）に
ＮＳで示すメンバーシップ関数が発生する。

メンバーシップ関数発生器３０．３１の出力、すなわち
前件部の各項の所属度は前件部論理積回路３３に出力さ
れ、ここで前述のｍｉｎｔ−ｍａｘルールのｍ１ｎｔル
ールによってより小さい方の所属度が選択される。後件
部論理積回路３４では、メンバーシップ関数発生器３２
で出力されるメンバーシップ関数に前件部論理積回路３
３からの推論結果を当てはめて第７図（Ｃ）に示したよ
うな頭切りを行い（論理積を行い）台形部を推論結果と
して出力する。

デファジファイ部２１は第６図（Ｂ）に示す構成を有し
ている。図示するようにデファジファイ部２１は論理和
回路４０と確定値演算回路４１とで構成される。論理和
回路４０はｍｉｎｉ−ｍａｘルールのｍａｘルールを演
算する部分であり、２１個の各ファジィ演算部からの台
形出力（推論結果）を論理和し、第７図（Ｄ）にハツチ
ングで示す領域を形成する。確定値演算回路４１はこの
領域から重心位置を求め、ブレーキ油圧制？ｌ１ｌＩＰ
として出力する。

次に上記装置の具体的な動作について説明する今、第４
図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、スリップ量ｅがｅ
ｔ、スリップ変化量ｅ°がｅｌｔであるとする。

この場合スリップ量ｅ、スリップ変化景ｅ°に対するラ
ベル（以下これをｅ　（００）、ｅ　’　　（００）と
表す。）ｅ　（ＮＳ）、ｅ　（ＺＲ）、ｅ’　　（ＺＲ
）、ｅ　’　　（ＰＳ）に対応するメンバーシップ関数
の所属度しか表れない。その他のラベル（例えばｅ　（
ＮＭ）など）に対応するメンバーシップ関数の所属度は
０である。すなわち各メンバーシップ関数発生器の出力
は、 ｅ：Ｎ５−ｏ、５ ｅ：ＺＲ＝０．２ ｅ　’　：　ＺＲ＝０．６ ｅ“：ｐｓ＝ｏ、１ となる。

したがってｅに関しては前件部にＮＳとＺＲのラベルが
あるルールに対応する演算のみ行われ、ｅｌに関しては
前件部にＺＲとＰｓのラベルのあるルールに対してのみ
演算が行われる。

次に前件部論理積回路と後件部論理積回路の動作を見て
みる。先ず前件部論理積回路ではｍｉｎｉ−ｍａＸのｍ
１ｎｉルールに従い、ルール毎に最も小さな値をとる。

したがって前件部にｅ　（ＮＳ）とｅ　９　　（ＺＲ）
のあるルールに対してはｅ　（ＮＳ）＝０゜５、ｅ　（
ＺＲ）＝０．６であるからその小さい方の値０．５が選
ばれる。

前件部にｅ　（ＮＳ）とｅ’（ＰＳ）のあるルールに対
してはｅ　（ＮＳ）＝０．５．ｅ’（ＰＳ）−０，１で
あるから０．１が選ばれる。

また、前件部にｅ　（ＺＲ）とｅ”（ＺＲ）のあるルー
ルニ対してはｅ　（ＺＲ）＝Ｏ１２、ｅ　１　　（ＺＲ
）＝０．６であるから、その小さい方の値０２が選ばれ
る。

さらに、前件部にｅ　（ＺＲ）とｅ’（ＰＳ）のあるル
ールに対してはｅ　（ＺＲ）−０，２、ｅｌ（ＰＳ）＝
０．１であるから小さい方の値０．　１が選ばれる。

次に後件部論理積回路において後件部に対応するラベル
のメンバーシップ関数の頭切りを行う。

第３図に示す表より前件部のメンバーシップ関数の所属
度が０以上となるルールはＮＳ、ＺＲおよびＰＳの３つ
である。前件部にｅ　（ＮＳ）とｅ　１（ＺＲ）のある
ファジィ演算部の後件部論理積回路ではラベルＰ　（Ｎ
Ｓ）に対応するメンバーシップ関数を０．５で頭切り動
作を行う。また、前件部にｅ　（ＮＳ）と６’（ＰＳ）
のあるファジィ演算部の後件部論理積回路ではうベルＰ
　（ＺＲ）に対応するメンバーシップ関数を０．１で頭
切り動作を行う。また、前件部にｅ　（ＺＲ）とｅ’（
ＺＲ）のあるファジィ演算部の後件部論理積回路ではラ
ベルＰ（ＺＲ）に対応するメンバーシップ関数を０．２
で頭切りを動作を行う。さらに、前件部にｅ　（ＺＲ）
とｅ’（ＰＳ）のあるファジィ演算部の後件部論理積回
路ではラベルＰ　（ＰＳ）に対応するメンバーシップ関
数を０．１で頭切り動作を行う。

デファジファイ部２１では各ファジィ演算部のファジィ
演算出力を論理和する。これにより第４図（Ｃ）に示す
ようになる。すなわち、ここでｍ１ｎｉ−ｒｓａにルー
ルの１ＩｌａＸルールを実行する。そして重ね合わせた
台形部の重心を求める演算を確定値演算回路４１で行い
、演算した重心位置ｐｔをブレーキ油圧制御量として出
力する。

以上のように動作することにより、車輪のスリップ量が
大きいほど、また大きくなろうとするほど車輪の制動力
が速く減少し、スリップ量が小さいほど、また小さくな
ろうとするほど車輪の制動力が速く増大するように作用
する。また、スリップ量が最適値または最適値に近づく
状態では車輪の制動力が維持されてブレーキ制御が円滑
化される。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、車輪のスリップ量およ
びスリップ変化量に基づいてブレーキ油圧が適用制御さ
れるため、ブレーキ制御がスムーズに行われ、横滑りの
防止および制動距離の短縮が可能となる。また、ブレー
キ油圧の変動が断続的でないため、ブレーキペダルへの
振動伝達も少ない。

第１図はこの発明の構成を示すブロック図である。第２
図はこの発明の実施例である車輌のアンチスキッド装置
の制御部のブロック図である。第３図は実施例において
設定される推論ルールを示す図である。第４図（Ａ）〜
（Ｃ）はメンバーシップ関数を示し、第５図はファジィ
推論部の構成図、第６図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれファ
ジィ演算部、デファジファイ部の構成を示す。また、第
７図（Ａ）〜（Ｄ）はファジィ推論部の動作を説明する
ための図である。

３−スリップ量検出手段、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車速度検出手段と、車輪速度検出手段と、車速度
   および車輪速度に基づき、車輪がロックしないようにブ
   レーキ油圧を制御するブレーキ油圧制御手段を有する装
   置において、 車速度と車輪速度から車輪のスリップ量を検出する手段
   と、 スリップ量の変化量を検出する手段と、 スリップ量とスリップ変化量からファジィ推論によりブ
   レーキ油圧制御量を求めるファジィ推論手段を設けたこ
   とを特徴とする車輌のアンチスキッド装置。