JPH07156782A - 路面状態検出装置およびこの装置を利用したアンチロックブレーキシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 リアルタイムに且つ正確に判定することが可
能な路面状態検出装置および最適な制動コントロールを
行うアンチロックブレーキシステムを提供する。 【構成】 ニューラルネットワークモデルとして、入力
層、中間層、出力層の３層構造を有し、ＢＰ学習アルゴ
リズムを採用したモデルにおいて、入力層には車速およ
び１／３オクターブバンド毎に検出された特定周波数の
音圧値が入力される。これらの入力に応じて出力層から
所望の路面状態が出力されるように、ＢＰ学習アルゴリ
ズムにより入力層から出力層への出力に対する重みが変
更され、このネットワークの状態がメモリに保存され
る。路面状態を検出するときは、車速および音圧値を検
出して、これらの情報を入力することにより、路面状態
に応じた出力値が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行時のロード
ノイズに基づいて路面状態を検出する路面状態検出装置
およびこの装置を利用したアンチロックブレーキシステ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロードノイズに基づいて車両が走
行している路面の状態を検出する路面状態検出装置と称
呼されるものが提案されている。かかる路面状態検出装
置として、本出願人は、ロードノイズをタイヤ近傍の車
体内側に配設されたマイクロフォンにより検出し、該検
出されたロードノイズ信号を周波数分析した後バンドパ
スフィルタを通過させることにより特定周波数の音圧値
のみを取り出し、該音圧値と、車速および路面状況によ
り予め記憶（マップ化）されたベースデータとを比較し
ながら現走行路面の状態を判定する路面状態検出装置を
提案した（特願平４−２０５０９５号）。

【０００３】また、従来、急なブレーキ操作によるタイ
ヤのロックを防止するために、アンチロックブレーキシ
ステム（ＡＢＳ）が一般に使用されている。この種の装
置は、車輪速度ＶWおよび推定車体速度ＶRにより制動ト
ルクのコントロールを行って車輪のロックを防止し、操
縦性と安定性とを保っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案に係る従来の路面状態検出装置では、種類の少ない路
面状態を判別するには有効であるが、多くの種類の路面
状態を判定するには記憶するベースデータ量が膨大にな
る可能性が高く、それに伴って音圧値の比較を行う特定
周波数域も増大し、さらに、使用するタイヤの種類やタ
イヤの空気圧、摩耗等の変化に応じて、比較レベルのマ
ージンの設定やチューニングが必要となる。

【０００５】さらに、路面状態をより正確に判定するた
めには、蓄積されるべきデータ量を増加させたり、デー
タを検出するサンプリング時間を短縮してサンプリング
データ量を増加させなければならないので、演算時間が
増加し、リアルタイムに路面状態を検出することは非常
に困難になるという問題があった。

【０００６】また、上記従来のアンチロックブレーキシ
ステムでは、制動トルクをコントロールするために用い
られるパラメータ、例えば、車輪の目標スリップ率や最
大減速加速度Ｇは、路面の状態に拘らず、常に一定の値
に設定されている。

【０００７】図２３は、制動摩擦係数−スリップ率特性
を示す図であり、同図中、曲線ＲＡ１は乾燥路での特性
曲線を示し、曲線ＲＢ１は砂利路での特性曲線を示して
いる。そして、曲線ＲＡ１，ＲＢ１における制動摩擦係
数μが最大となるスリップ率をそれぞれλA，λBとす
る。例えば、前記目標スリップ率をλAに設定して制御
する装置で、曲線ＲＢ１の特性を示す路面において制動
トルクのコントロールを行った場合には、制動摩擦係数
μ₂の制動力しか得られず、曲線ＲＢ１の特性をもつ路
面で得られるべき最大制動摩擦係数μ₁の制動力は得ら
れない。

【０００８】図２４および図２５は、従来のアンチロッ
クブレーキシステムを用いて、それぞれ乾燥路および砂
利路で実際に制動トルクのコントロールを行ったときの
状態を示す図である。両図とも、縦軸は速度を示し、横
軸は時間を示している。また、曲線ＶＡ１，ＶＢ１（実
線）は、それぞれ乾燥路および砂利路での車速の推移を
示し、曲線ＶＡ２，ＶＢ２（破線）は、それぞれ乾燥路
および砂利路での推定車体速度の推移を示し、曲線ＶＡ
３，ＶＢ３（一点鎖線）は、それぞれ乾燥路および砂利
路での車輪速度の推移を示している。

【０００９】推定車体速度は、車輪速度および所定のス
リップ率、即ち前記目標スリップ率λAにより算出する
ため、乾燥路では、図２４のように実際の車速ＶＡ１と
推定車体速度ＶＡ２とに差異は少ないが、砂利路では、
図２４のように実際の車速ＶＢ１と推定車体速度ＶＢ２
との差異は大きくなる。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、種類の多い路面状態を判定する場合にもリアルタイ
ムに且つ正確に判定することが可能な路面状態検出装置
を提供することを第１の目的とし、路面状態に応じて最
適な推定車体速を得ることにより制動コントロールを行
うことが可能なアンチロックブレーキシステムを提供す
ることを第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明は、車輪から発生されるロードノ
イズを検出する検出手段と、該検出されたロードノイズ
の各周波数成分のパターンからニューラルネットワーク
を利用して路面状態を判定する判定手段とを有すること
を特徴とする。

【００１２】また、上記第２の目的を達成するために、
第２の発明は、請求項１に記載された路面状態検出装置
を備え、前記判定手段により判定された路面状態に基づ
いて、車輪速度と比較される基準車輪速度の車体速度に
対する比率を変化させる変化手段を有することを特徴と
する。

【００１３】好ましくは、前記変化手段は、車体速度を
推定するための仮想減速加速度を変化させることを特徴
とする。

【００１４】

【作用】第１の発明の構成に依れば、検出手段によりロ
ードノイズが検出され、該検出されたロードノイズの各
周波数成分のパターンから判定手段によりニューラルネ
ットワークを利用して路面状態が検出されるので、リア
ルタイムに路面状態の判定をすることができる。

【００１５】第２の発明の構成に依れば、第１の発明に
より判定された路面状態に基づいて、変化手段により車
輪速度と比較される基準車輪速度の車対速度に対する比
率が設定され、また、好ましくは車体速度を推定するた
めの仮想減速加速度が設定されるので、路面状態に応じ
た最適な制動コントロールを行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る路面状態検出装置の
一実施例の概略構成を示すブロック図である。

【００１８】同図中、１は、ロードノイズを検出するロ
ードノイズ検出手段であり、本実施例ではマイクロフォ
ンにより構成されている。ロードノイズ検出手段１の出
力側は、該ロードノイズ検出手段１により検出されたロ
ードノイズを増幅する増幅器２および該増幅器２により
増幅されたロードノイズの周波数を分析するためのフィ
ルタ３を介して、詳細は後述するが、ニューラルネット
ワークを用いることにより路面状態を判定する判定部４
の一入力側に接続され、該判定部４の他の入力側には、
車両の速度を検出する車速検出手段５の出力側が接続さ
れている。判定部４は、これら入力された２つの信号に
応じて路面状態を判定し、その判定結果を、それぞれ警
報装置および運動制御装置（ともに図示せず）に出力す
る。

【００１９】図２は、前記ロードノイズ検出手段１およ
び車速検出手段５の配設位置を説明する図である。

【００２０】同図において、車両Ｃは前置エンジン車で
あるものとし、マイクロフォンであるロードノイズ検出
手段１は、エンジン騒音の影響が少ない左右の後輪のホ
イールハウス内部の少なくとも一方に、石や水が直接当
たらないように配設され、車速検出手段５は、後輪ホイ
ール内の所定位置に左右の少なくとも一方に配設されて
いる。ここで、車速検出手段５は、車輪速度に応じた電
気的なパルス信号を発生する。

【００２１】次に、判定部４が行う判定方法を、図３〜
図５に基づいて説明する。

【００２２】図３は、本実施例において使用されるニュ
ーラルネットワークモデルを示す図である。本実施例で
は、ニューラルネットワークモデルとして、入力層、中
間層、出力層の３層構造を有するものを用い、その学習
アルゴリズムとして、バックプロパゲーション（Back-P
ropagation；以下「ＢＰ」という）学習アルゴリズムを
採用した。

【００２３】まず、ＢＰ学習アルゴリズムの概要を説明
する。

【００２４】図３の３層構造のネットワーク（以下、入
力層、中間層、出力層の順に第１層、第２層、第３層と
いう）において、第ｍ層の細胞数をｎm個、各細胞への
入力をｕ<m>i、各細胞からの出力をｘ<m>i、第ｍ層への
結合行列（重み行列）をＷ<m>で表わすと、これらの関
係は、下記数式（１），（２）により与えられる。ここ
で、<m>は、“<>”内の文字ｍが上付き文字であること
を表している。

【００２５】

【数１】 （ｍ＝２，３， ｉ＝１，…，ｎm） ここで、ｗ<m>ijは、結合行列Ｗ<m>の要素（重み）を示
し、ｆは、出力関数を示している。一般に、関数ｆは下
記数式（３）で示すシグモイド関数がよく用いられる。 ｆ（ｕ）＝１／（１＋ｅｘｐ［−ｕ］） …（３） 図３に示すように本実施例では、入力層の各細胞に入力
される情報は、車速と１／３オクターブバンド毎に検出
された特定周波数の音圧値であり、これらの情報は、前
記結合行列Ｗ<2>により重み付けされ、中間層の各細胞
に入力される。中間層では、前記関数ｆにより各細胞毎
にその出力が決定され、入力層から中間層への処理と同
様に、結合行列Ｗ<3>により重み付けされた出力が、出
力層の各細胞に入力される。さらに、出力層では、前記
中間層での処理と同様にして関数ｆにより各細胞毎にそ
の出力が決定される。

【００２６】出力層の各細胞から出力される値は、前記
数式（３）のシグモイド関数の値であるために、０〜１
の値になる。即ち、出力層の各細胞は、「確からしさ」
を出力していることになる。この「確からしさ」の大き
さにより、路面状態のタイプＴＹＰＥｎが１つ決まる。

【００２７】そして、学習の目標は、第１層（入力層）
に入力（ｘ<1>1，ｘ<1>2，…，ｘ<1>n1）が与えられた
ときに、第３層（出力層）の出力（ｘ<3>1，ｘ<3>2，
…，ｘ<3>n3）を、現在走行中の路面状態、即ち路面状
態に応じた所望のＴＹＰＥｎの確からしさに一致させる
ことである。具体的には、図４に示すように、車輪から
のロードノイズを前記ロードノイズ検出手段１によりデ
ータサンプリングし、そのサンプリングされたデータを
周波数分析した後に、図３で説明したように車速データ
とともに入力層へ入力させる。そして、現在の路面状態
と出力層からの最終出力（確からしさ）による路面のタ
イプとが一致するように、前記結合行列Ｗ<m>の各要素
（重み）を決定する。

【００２８】図５は、以上説明した学習処理（以下、
「学習モード」という）および学習されたネットワーク
を実際に適用する処理（以下、「実行モード」という）
のサブルーチンの手順を示すフローチャートであり、前
記図１の判定部４に内蔵されるＣＰＵ（図示せず）によ
り実行される。

【００２９】まず、ステップＳ１で、ＣＰＵやメモリ
（図示せず）等の初期設定を行い、ステップＳ２で、ニ
ューラルネットワークのタイプ（例えば、層の数や各層
の細胞数等）や最初に設定される重み（結合行列Ｗ<m>
の要素）や前記入力層に入力される情報等のパラメータ
データを入力する。

【００３０】次に、ステップＳ３で、操作者により「学
習モード」または「実行モード」の何れのモードが選択
されているかを判別し、「学習モード」が選択されてい
るとステップＳ４に進み、後述するステップＳ５〜ステ
ップＳ９の処理を繰り返すべき回数αと現在の繰り返し
回数Ｎとを比較し、現在の繰り返し回数Ｎが回数αより
小さいときにはステップＳ５に進む。ステップＳ５で
は、回数Ｎが“０”の場合には前記ステップＳ２で入力
された重みを入力し、一方、回数Ｎが“０”以外の場合
には後述するステップＳ８で変更された重みを入力する
入力データ処理を行う。

【００３１】続くステップＳ６では、前記ステップＳ５
で入力された重みと前記ステップＳ２でパラメータデー
タとして入力された入力層に入力する情報（車速および
特定周波数の音圧値）とに基づいて出力層の各細胞から
出力される出力データ（路面タイプＴＹＰＥｎの確から
しさ）を計算する。さらに、ステップＳ７で、この計算
された各路面タイプＴＹＰＥｎの確からしさ（０〜１の
値）と現在の路面状態とを比較して両者の隔たりをみる
エラーチェックを行い、ステップＳ８で前記ステップＳ
７で検出されたエラーεと所定値ε₀とを比較し、エラ
ーεが所定値ε₀より小さいときには後記ステップＳ１
１に進み、一方、エラーεが所定値ε₀以上のときには
次のステップＳ９に進む。

【００３２】ステップＳ９では、このエラーチェックの
結果に応じて重みを変更し、ステップＳ１０では、繰り
返し回数Ｎを１だけインクリメントした後に、ステップ
Ｓ４に戻る。

【００３３】一方、ステップＳ４の判別で、現在の繰り
返し回数Ｎが回数α以上になったとき、または前記ステ
ップＳ８の判別でエラーεが所定値ε₀より小さくなっ
たときにはステップＳ１１に進み、ネットワークセー
ブ、即ち、前記ステップＳ８により決定された重みに基
づいた結合行列（重み行列）Ｗ<m>を記憶し、本サブル
ーチンを終了する。

【００３４】一方、ステップＳ３の判別で、「実行モー
ド」が選択されているときにはステップＳ１１に進み、
前記ステップＳ１０でセーブされたネットワークを読み
出し、ステップＳ１２で、前記ステップＳ１１で読み出
されたネットワークに基づいて重みを設定する。続くス
テップＳ１３では、前記ステップＳ２で入力された入力
層に入力される情報と前記ステップＳ１２で設定された
重みに基づいて出力層の各細胞のデータを計算し、ステ
ップＳ１４で、各路面状態ＴＹＰＥｎの確からしさを出
力した後に、本サブルーチン処理を終了する。

【００３５】さらに、本サブルーチン処理により求めら
れた路面状態（ＴＹＰＥｎ）の確からしさから、図６に
示すタイプＴＹＰＥｎと路面摩擦係数との関係を示すテ
ーブルデータにより、路面摩擦係数μm（１≦ｍ≦ｋ）
が決定される。なお、μmはスリップ率に対するテーブ
ルの場合もある。

【００３６】以上説明したように本実施例では、路面状
態の判別にニューラルネットワークを使用したので、膨
大なベースデータから最適な路面状態を決定する必要が
なくなり路面状態の判別時間が短縮され、リアルタイム
に路面状態を判定することが可能になる。さらに、学習
モードを用いることにより、あらゆる種類の路面状態を
ネットワークに学習させることができるので、より正確
な路面状態を検出することができる。

【００３７】次に、上記路面状態検出装置により検出さ
れた路面状態を利用したアンチロックブレーキシステム
の実施例を説明する。

【００３８】図７は、本実施例に係るアンチロックブレ
ーキシステムの概略構成を示すブロック図である。

【００３９】同図において、アンチロックブレーキシス
テム（ＡＢＳ）は、路面状態を検出する路面状態検出手
段Ａと、ブレーキングを実際に行うＡＢＳアクチュエー
タＣと、検出手段Ａからの路面状態に応じてＡＢＳアク
チュエータＣに対して制御情報を出力するＡＢＳコント
ローラＢとから構成されている。ここで、路面状態検出
手段Ａは、前述した図１の路面状態検出装置を示し、Ａ
ＢＳコントローラＢは後述する図９の回路および図１０
の論理回路群３４を示し、ＡＢＳアクチュエータＣは後
述する図１０のインレットバルブ３５およびアウトレッ
トバルブ３６を示している。

【００４０】まず、本実施例のアンチロックブレーキシ
ステムが行うブレーキ圧の制御方法を説明する。

【００４１】（１）ブレーキ圧（漸）減（アウトレット
バルブ“ＯＮ”、インレットバルブ“ＯＮ←→ＯＦ
Ｆ”） 車輪のスリップが大きく、且つ車輪速度が更に低下中の
ときは、確実に車輪がロックする危険があるので、ブレ
ーキ圧を低下させる。但し、スリップが非常に大きいと
きは、車輪速度が確実に増速し始めるまでブレーキ圧を
低下させる。

【００４２】（２）ブレーキ圧急減（アウトレットバル
ブ“ＯＮ”、インレットバルブ“ＯＮ”） 車輪の低下速度が極めて大きいときは、路面の急変、例
えば、アスファルト路面から凍結路に変化した場合等に
より、ブレーキ圧が大幅に過大であると判断できるので
ブレーキ圧を急減する。

【００４３】（３）ブレーキ圧の一定保持（アウトレッ
トバルブ“ＯＮ”、インレットバルブ“ＯＦＦ”） （ａ）車輪の低下速度が大きくても、スリップが小さい
ときにはブレーキ圧が大き過ぎる可能性もあるが、悪路
等での車輪速度のムラと区別できないので、ブレーキ圧
を一定に保持して様子をみる。

【００４４】（ｂ）スリップが大きくても、車輪速度が
低下していなければ車輪がロックする危険はない。しか
し、既にスリップは発生しているので、ブレーキを増加
することは不適当である。したがって、この期間もブレ
ーキ圧を一定に保持して様子をみる。但し、スリップが
極めて大きい場合には、車輪速度が上昇に向かうまでブ
レーキを漸減する。

【００４５】（ｃ）車輪速度が上昇しているときは、車
輪がロックする危険はない。しかし、車輪速度の上昇速
度が比較的大きい場合には、まだスリップが大きいと判
断できるので、やはりブレーキ圧を一定に保持して様子
をみる。

【００４６】（４）ブレーキ圧（漸）増（アウトレット
バルブ“ＯＮ←→ＯＦＦ”、インレットバルブ“ＯＦ
Ｆ”） スリップが小さく、車輪速度の増減速度も比較的小さい
ときは、車輪がロックする危険は全くないと判断できる
ので、ブレーキ圧を増加させる。但し、次の（５）
（ａ）の場合は除く。

【００４７】（５）ブレーキ圧急増（アウトレットバル
ブ“ＯＦＦ”、インレットバルブ“ＯＮ”） （ａ）ブレーキをかけてから、スリップが発生するまで
の期間、または車輪速度の低下速度が一定値に達するま
での期間は、ブレーキ圧が大幅に不足していると考えら
れるので、ブレーキ圧を急増する。

【００４８】（ｂ）車輪速度の上昇速度が極めて大きい
ときは、路面の急変、例えば、凍結路からアスファルト
路面に変化した場合等によりブレーキ圧が大幅に不足し
ていると判断できるので、ブレーキ圧を急増させる。

【００４９】（６）その他（アウトレットバルブ“ＯＦ
Ｆ”、インレットバルブ“ＯＦＦ”） 車輪速度が十分小さいときは、車輪がロックしても危険
はないので、アンチロック機能を全て停止させる。

【００５０】次に、以上説明した制御を行うために必要
な信号を、図８を参照して説明する。

【００５１】同図中、 λ₀₁：第１基準スリップ率 λ₀₂：第２基準スリップ率 λ：車輪のスリップ率 Ｖ′W：車輪の加速度 ＋Ｖ′W₁：第１基準車輪加速度（Ｇ） ＋Ｖ′W₂：第２基準車輪加速度（Ｇ） −Ｖ′W₁：第１基準車輪減速度（Ｇ） −Ｖ′W₂：第２基準車輪減速度（Ｇ） Ｖ：車輪速度（ｋｍ／ｈ） Ｖ₀：基準車輪速度（ｋｍ／ｈ） を表し、各信号λ₁，λ₂，α₁，α₂，β₁，β₂，ＶS，
Ｂは、（内容）の欄の条件を満たしているときに出力さ
れる。

【００５２】前述した制御方法（１）〜（５）を、上記
信号を用いて書き直すと、次のようになる。

【００５３】（１）′ブレーキ圧（漸）減： （ａ）λ₁とβ₁が同時に発生しているとき （ｂ）λ₂が発生し、α₁が発生していないとき （２）′ブレーキ圧急減：β₂が発生しているとき （３）′ブレーキ圧の一定保持：α₁，β₁，λ₁の少な
くとも１つが発生しており、上記（１）′を満たしてい
ないとき （４）′ブレーキ圧（漸）増：α₁，β₁，λ₁が全て発
生していない期間で、ブレーキ開始後、最初のλ₁また
はβ₁が発生するまでを除く期間 （５）′ブレーキ圧急増：ブレーキ開始後、最初のλ₁
またはβ₁が発生するまで、および、λ₂とα₂が同時に
発生しているとき となる。

【００５４】さらに、上記（１）′〜（５）′の制御方
法をインレットバルブおよびアウトレットバルブの動作
時期を決定する制御に書き直すと、以下のようになる。

【００５５】（１）″アウトレットバルブ“ＯＮ”：λ
₁，α₁，β₁の内、少なくとも１つが発生しているとき （２）″アウトレットバルブ“ＯＮ←→ＯＦＦ”：ブレ
ーキ開始後、最初のλ₁またはβ₁が発生した後、上記
（１）″を除く期間 （３）″インレットバルブ“ＯＮ”：β₂が発生してい
るとき （４）″インレットバルブ“ＯＮ←→ＯＦＦ”：λ₁お
よびβ₁が同時に発生しているか、λ₂が発生しており且
つα₁が発生していないとき 但し、ＶSが発生していないときは、いかなる場合でも
インレットバルブおよびアウトレットバルブを“ＯＦ
Ｆ”にする。

【００５６】次に、以上説明した制御を行うために構成
されたアンチロックブレーキシステムを、図９および図
１０を参照しながら説明する。

【００５７】図９は、図８の各信号を出力するための回
路を示す回路図であり、図１０は、図９の回路からの出
力信号に基づいて上記制御（１）″〜（４）″を行うた
めの回路を示す回路図である。なお、図９および図１０
には、それぞれ１つの回路のみ示されているが、実際に
は前輪および後輪からの車輪速度に応じて別々に制御を
行うため、車両には２つの回路が配設されている。した
がって、前輪および後輪の車輪速度を検出するため、前
記図２で説明した車速検出手段５は、後輪だけでなく前
輪にも配設されているものとする。

【００５８】図９において、図２の左右の車速検出手段
５の出力は、前述したように各車輪速度に比例した周波
数を有する交流信号（パルス）であり、周波数に比例し
た電圧に変換する左右の周波数−電圧返還回路（ｆ−
Ｖ）１１，１１にそれぞれ供給され、周波数−電圧返還
回路１１、１１の出力信号ＶWR，ＶWLは、セレクト回路
１２の２つの入力端子に供給される。

【００５９】セレクト回路１２は、信号ＶWR，ＶWLの内
の一方の信号を選択して出力するための回路であり、前
輪用の制御回路では信号ＶWR，ＶWLの内、信号レベルの
高い方の信号を選択し、一方、後輪用の制御回路では信
号ＶWR，ＶWLの内、信号レベルの低い方の信号を選択す
る。

【００６０】セレクト回路１２からの出力信号ＶWは、
推定車体速度Ｖ＊を算出するためのＶ＊推定処理部１３
に供給されるとともに、信号ＶWを微分する微分回路１
４および比較回路１８，１９の負側入力端子に供給され
る。

【００６１】Ｖ＊推定処理部１３からの推定車体速度信
号Ｖ＊は、第１基準車輪速度を設定するＶR₁設定処理部
１５、第２基準車輪速度を設定するＶR₂設定処理部１
６、および比較回路１７の正側入力端子に供給される。
ＶR₁設定処理部１５およびＶR₂設定処理部１６の出力信
号ＶR₁，ＶR₂は、それぞれ前記比較回路１８，１９の正
側入力端子に供給され、比較回路１８，１９は、それぞ
れ信号ＶR₁，ＶR₂と前記信号ＶWとを比較し、その結果
をそれぞれ信号λ₁，λ₂として図１０の回路の対応する
入力端子に出力する。

【００６２】このように、信号λ₁，λ₂は、第１基準車
輪速度ＶR₁および第２基準車輪速度ＶR₂と車輪速度ＶW
とをそれぞれ比較することにより得られる出力であり、
前述したように、それぞれ第１基準スリップ率λ₀₁，λ
₀₂とスリップ率λと比較することによって得られるもの
でない。これは、スリップ率λを直接求めることが困難
であるからである。したがって、本実施例では、車輪速
度ＶWから車両速度を推定し、これによりスリップ率に
対応する基準車輪速度ＶRを設定する方法を採用してい
る。

【００６３】前記比較回路１７の負側入力端子には、前
記基準車両速度Ｖ₀の値が供給され、比較回路１７は、
推定車体速度信号Ｖ＊と基準車両速度Ｖ₀とを比較し、
その結果を信号ＶSとして、図１０の回路の対応する入
力端子に出力する。

【００６４】また、前記微分回路１４の出力信号Ｖ′W
は、比較回路２０〜２３の正側入力端子に供給され、比
較回路２０〜２３の負側入力端子には、それぞれ前記第
１基準車輪加速度＋Ｖ′W₁、第２基準車輪加速度＋Ｖ′
W₂、第１基準車輪減速度−Ｖ′W₁、第２基準車輪減速度
−Ｖ′W₂が供給され、各比較回路２０〜２３は、信号
Ｖ′Wと各回路２０〜２３の負側入力端子に供給された
信号とを比較し、その結果を前記信号α₁，α₂，β₁，
β₂として、図１０の回路の対応する入力端子に出力す
る。

【００６５】図１０の回路は、以上のようにして得られ
た信号α₁，α₂，β₁，β₂，λ₁，λ₂および前記信号
Ｂ，ＶSに応じてブレーキ圧を制御する。

【００６６】同図中、論理回路群３１には、上記信号α
₁，α₂，β₁，β₂，λ₁，λ₂および前記信号Ｂ，ＶSが
供給され、論理回路群３１からの２つの出力は、それぞ
れＰＮＰトランジスタ３２，３３のベースに供給され、
トランジスタ３２，３３のエミッタには電源３４が供給
されている。また、トランジスタ３２，３３のコレクタ
には、それぞれインレットバルブ３５およびアウトレッ
トバルブ３６が接続されている。ここで、トランジスタ
３２，３３は、ベースに供給される電圧がロウレベルの
ときにオンになり、ハイレベルのときにオフになる。そ
して、トランジスタ３２，３３のオンまたはオフに応じ
て、それぞれインレットバルブ３５およびアウトレット
バルブ３６がオンまたはオフになる。

【００６７】なお、論理回路群３１内の矩形波発生回路
３１₁は、図１１に示すように、１つの入力（ＩＮ）波
形に対して複数の矩形波出力（ＯＵＴ）を発生する回路
であり、矩形波発生回路３１₂も、図１２に示すよう
に、１つの入力（ＩＮ）波形に対して波数の矩形波出力
（ＯＵＴ）を発生する回路である。即ち、前記制御
（４）″および（２）″におけるインレットバルブ３５
およびアウトレットバルブ３６の“ＯＮ←→ＯＦＦ”制
御を行うためのものである。

【００６８】図９の要素１２〜２３の処理は、ＣＰＵ
（図示せず）が行う制御プログラムにより実行される。
以下、この制御プログラムにより実行される制御処理
を、図１３のフローチャートに基づいて説明する。な
お、本実施例の目的は、スリップ率を路面状態に応じて
変更し、アンチロックブレーキシステムの性能を向上さ
せることにあるため、この目的に関係する処理、即ち、
要素１３，１５，１６で行われる処理に関係するものに
ついてのみ説明する。

【００６９】図１３において、まず、ステップＳ２１
で、前記路面状態検出装置により検出された路面状態Ｔ
ＹＰＥｎを読み込み、図示しないＲＡＭの領域ｘに格納
する。

【００７０】次に、ステップＳ２２で、図１４および図
１５に示すテーブルデータを用いて、読み込まれた路面
状態ｘに応じてそれぞれ最大減速加速度ＧR(ｘ)および
目標スリップ率λ(ｘ)を決定する。

【００７１】続くステップＳ２３では、前記ステップＳ
２２で決定した最大減速加速度ＧR(ｘ)および目標スリ
ップ率λ(ｘ)を、それぞれ前記ＲＡＭの領域ＧＲ，λに
格納する。

【００７２】ステップＳ２４では、図９のセレクト回路
１２からの出力信号である車輪速度ＶWを読み込み、ス
テップＳ２５で、車輪速度ＶWと前回の推定車体速度Ｖ
＾＊とを比較し、今回の車輪速度ＶWが前回の推定車体
速度Ｖ＾＊以上であるときにはステップＳ２６に進み、
車輪速度を下記数式（４）により微分し、その結果を前
記ＲＡＭの領域Ｖ′Wに格納する。 （Ｖ＾W − ＶW）／Δｔ …（４） 続くステップＳ２７では、車輪速度の微分値である車輪
加速度Ｖ′Wが前記ステップＳ２３の最大減速加速度ＧR
より小さいか否かを判別し、小さいときにはステップＳ
２８に進み、車輪速度ＶWを用いて推定車体速度Ｖ＊を
更新する。

【００７３】一方、ステップＳ２５の判別で今回の車輪
速度ＶWが前回の推定車体速度Ｖ＾＊より小さいとき、
または、ステップＳ２７の判別で車輪加速度Ｖ′Wが最
大減速加速度ＧR以上のときにはステップＳ２９に進
み、下記数式（５）により推定車体速度Ｖ＊を更新す
る。 Ｖ＾＊ − ＧR・Δｔ …（５） 図１６は、車輪速度と推定車体速度の推移を示す図であ
り、前記ステップＳ２５〜ステップＳ２９の処理を説明
するためのものである。同図中、縦軸は速度を示し、横
軸は時間を示している。また、実線で表される曲線ＣR
は車輪速度の推移を示し、破線で示される曲線ＣBは推
定車体速度の推移を示している。

【００７４】時刻ｔ₀で制動を開始すると、前記車輪加
速度Ｖ′Wが最大減速加速度ＧRより小さいとき、即ち、
スリップがあまり生じていないときには車輪速度が推定
車体速度にほぼ等しいために、車輪速度を推定車体速度
とし（ステップＳ２５〜ステップＳ２８）、車輪加速度
Ｖ′Wが最大減速加速度ＧR以上になると、即ち、時刻ｔ
₁になると、スリップを起こしていると判別されるため
に、推定車体速度Ｖ＊を、前記数式（５）により最大減
速加速度ＧRを用いて算出する（ステップＳ２７→ステ
ップＳ２９）。そして、前回の推定車体速度Ｖ＾＊が、
車輪速度ＶWを下回っている間、即ち、区間［ｔ₁，
ｔ₂］では推定車体速度Ｖ＊を最大減速加速度ＧRを用い
て算出し（ステップＳ２５→ステップＳ２９）、時刻ｔ
₂になると（厳密には、時刻ｔ₂の後にステップＳ２５に
処理が移行したとき）前回の推定車体速度Ｖ＾＊が車輪
速度ＶW以下であり、且つ車輪加速度Ｖ′Wは負の値であ
るために、推定車体速度Ｖ＊を車輪速度ＶWで更新する
（ステップＳ２５〜ステップＳ２８）。スリップが生じ
ていないと判別されるからである。

【００７５】図１３のフローチャートに戻り、ステップ
Ｓ３０では、図９のＶR₁設定処理部１５の出力信号ＶR₁
（＝ＶR）を、下記に示す公知の数式（６）により求め
る。 ＶR ＝ （１−λ）Ｖ＊ …（６） 続くステップＳ３１では、前記車輪速度ＶWおよび推定
車体速度Ｖ＊によりそれぞれ前回の車輪速度Ｖ＾Wおよ
び推定車体速度Ｖ＾＊を更新した後に、本サブルーチン
処理を終了する。

【００７６】なお、図９のＶR₂設定処理部１６には、前
記ステップＳ３０で求められた値ＶRの所定倍された値
が設定され、第２基準車輪速度ＶR₂として出力される。

【００７７】以上説明したように本実施例に依れば、最
大減速加速度ＧRおよび目標スリップ率λを路面状態に
応じて変更するようにしたので、推定車体速度Ｖ＊が実
際の車体速度により近づき、基準車輪速度ＶRがよりよ
く設定でき、これによりスリップ信号λ₁，λ₂がよりよ
いタイミングで出力され、路面状態に応じてアンチロッ
クブレーキシステムの性能を発揮させることが可能にな
る。

【００７８】次に、前記路面状態検出装置によって検出
された路面状態に応じてブレーキペダルの反力の大きさ
を変更するブレーキペダルの反力発生装置の実施例につ
いて説明する。

【００７９】従来のブレーキ装置では、運転者によるブ
レーキペダルの踏み込み量に対して生ずる反力は、機械
的な構造により決定され、制動トルクに比例していた。
すなわち、ブレーキペダルの踏み込み量に対する制動ト
ルクは路面の状態とタイヤの能力に関係なく一定である
ために、例えば、雨や雪路等の制動摩擦係数の小さな路
面（以下、「低μ路面」という）で、例えば、乾燥路等
の制動摩擦係数の大きな路面（以下、「高μ路面」とい
う）と同様にブレーキペダルを踏み込むと、低μ路面の
方が高μ路面よりも早くタイヤ能力の限界に達し車輪の
ロックが生ずる。このため、低μ路面においては、ブレ
ーキペダルの踏み込み量を微妙に調節しなければならな
い。

【００８０】また、ブレーキペダルの踏み込み量と反力
の大きさとの関係は、路面の状態に拘らす一定であるた
めに、特に低μ路面では車輪のロックに至るときの予知
性がない。このため、低μ路面で車輪をロックさせずに
停止するためには、高度の運転技術を要求する。

【００８１】本実施例は、この問題を解決するためのも
のである。

【００８２】図１７は、本実施例に係るブレーキペダル
の反力発生装置の概略構成を示すブロック図である。

【００８３】この反力発生装置は、ブレーキペダル４１
と、ブレーキペダル４１を踏み込む力（以下、「踏力」
という）を検出するトルクセンサ４２と、ブレーキペダ
ル４１の踏力に対してこれに抗する力である反力を発生
させる反力モータ４３と、トルクセンサ４２からのセン
サ出力、車輪速度、減速加速度Ｇを検出するＧセンサ
（図示せず）からのＧセンサ出力、ブレーキングを開始
した時点を示すブレーキＳＷ出力に応じて反力モータ４
３に印加する印加電圧を出力するコントローラ４４とに
より構成されている。

【００８４】以下、コントローラ４４が内蔵するＣＰＵ
（図示せず）が実行する制御処理を、図１８および図１
９のフローチャートに基づいて説明する。図１８および
図１９の処理は、メインルーチン処理の一部を成してい
る。

【００８５】図１８は、目標トルク算出サブルーチンの
処理手順を示すフローチャートである。

【００８６】まず、ステップＳ４１で、車輪速度ＶWを
読み込み、ステップＳ４２で、推定車体速度Ｖ＊を算出
する。この推定車体速度Ｖ＊の算出方法は、前記アンチ
ロックブレーキシステムで説明した、図１３のフローチ
ャートのステップＳ２９の方法と同様であるので、説明
を省略する。

【００８７】続くステップＳ４３では、スリップ率λを
算出する。このスリップ率λは、下記数式（７）によ
り、前記車輪速度ＶWおよび車体速度Ｖにより算出され
る。

【００８８】

【数２】 さらに、ステップＳ４４で目標反力を算出した後に、本
サブルーチン処理を終了する。

【００８９】図２０は、目標反力を算出するための特性
曲線を示す図であり、縦軸は反力の大きさを示し、横軸
はスリップ率を示している。なお、同図中、曲線ＲＡ２
は、乾燥路における特性曲線を示し、曲線ＲＢ２は、砂
利路における特性曲線を示している。

【００９０】路面状態に応じて曲線ＲＡ２，ＲＢ２の一
方が選択されると、その選択された曲線と前記算出され
たスリップ率λとにより目標反力が算出される。ここ
で、曲線ＲＡ２，ＲＢ２は、ともに従来技術で説明した
スリップ率λA，λB、即ち、各路面状態で制動摩擦係数
を最大にするスリップ率でそれを超えると急激に反力が
上昇する特性を有している。スリップ率λA，λBまでは
スリップ率λに応じて徐々に反力を発生させ、スリップ
率λA，λB以降は急に反力を増加させることにより、運
転者にタイヤの能力の限界を容易に知らせることができ
る。

【００９１】なお、ＡＢＳが作動するスリップ率λより
低いスリップ率に、目標反力が急激に上昇する地点を設
定すれば、ＡＢＳの作動位置を予測させる予知性を与え
ることができる。

【００９２】図１９は、トルク制御サブルーチンの処理
手順を示すフローチャートであり、コントローラ４４が
反力モータ４３に出力する印加電圧値を算出する処理を
示している。

【００９３】まず、ステップＳ５１で、トルクセンサ４
２のセンサ出力を読み込む。

【００９４】次に、ステップＳ５２で、前記ステップＳ
４４で算出した目標反力（トルク）と前記ステップＳ５
１のセンサ出力（実トルク）との偏差から反力モータ４
３に印加する電圧の増減量ΔＶを算出し、ステップＳ５
３で、現在の印加電圧に増減量ΔＶだけ加算して反力モ
ータ４３に出力した後に、本サブルーチン処理を終了す
る。

【００９５】以上説明したように、本実施例に依れば、
路面状態に応じて目標反力を設定し、タイヤの能力が最
大限に引き出される位置を求めるようにしたので、ドラ
イバーはブレーキ操作を路面状態に拘りなくタイヤの能
力の範囲内で容易に行うことができる。

【００９６】次に、前記路面状態検出装置によって検出
された路面状態に応じて転舵比を変更する４輪操舵（４
ＷＳ）装置の実施例について説明する。

【００９７】路面状態（路面摩擦）に応じて転舵比を変
更することにより、４ＷＳの効果をさらに向上させるこ
とができるという事実がよく知られている。即ち、低μ
路面では、高μ路面に比較して車両の運転限界が下がる
ため不安定な傾向が強く、転舵比を変更することによ
り、この状態を安定化することが可能になる。

【００９８】図２１は、車両の速度と最適な転舵比との
関係を示す図であり、縦軸は転舵比を示し、横軸は車速
を示している。同図中、曲線Ｃ１は低μ路面での特性曲
線を示し、曲線Ｃ２は高μ路面での特性曲線を示してい
る。曲線Ｃ１のように、曲線Ｃ２に比較して逆相転舵比
の車速域を狭くする（Ｖ₁）ことにより、速やかに同相
転舵比に移行させ、操縦安定性を向上することができ
る。

【００９９】図２２は、ゲインと最適な転舵比との関係
を示す図であり、縦軸は転舵比を示し、横軸はゲインを
示している。同図中、破線で示す曲線Ｃ３は、低μ路面
での中高速域（Ｖ₂≦Ｖ）の特性曲線を示し、実線で示
す曲線Ｃ４は、高μ路面での中高速域（Ｖ₁≦Ｖ）の特
性曲線を示し、実線で示す直線Ｃ５は、低μ路面および
高μ路面での低速域（Ｖ≦Ｖ₁（低μ路面）またはＶ≦
Ｖ₂（高μ路面））の特性曲線をしている。図に示すよ
うに、低μ路面および高μ路面での転舵比の切り替え
は、車両の挙動を抑えて滑らかに行うことを目的とし
て、両路面の低速域では車両のゲインが高い領域である
ので、直線Ｃ５のように逆位相から同位相への切り替え
は行わない方が理想的である。

【０１００】また、路面状態が変わり、路面の摩擦係数
が急変した場合には、転舵比の変更を急激に行わず、所
定時間様子を見た上で、その間に舵角が０になるか、ま
たは左右の従輪速の差等から、車両が直進状態になった
と判断してから変更を行う。

【０１０１】以上説明したように、本実施例では、路面
状態に応じて転舵比を変更することにより４ＷＳの操作
性能を向上させることが可能になる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明に依れ
ば、車輪から発生されるロードノイズを検出する検出手
段と、該検出されたロードノイズの各周波数成分のパタ
ーンからニューラルネットワークを利用して路面状態を
判定する判定手段とを有するので、膨大なベースデータ
から最適な路面状態を決定する必要がなくなり路面状態
の判別時間が短縮され、リアルタイムに路面状態を判定
することが可能になるとともに、膨大なベースデータを
記憶する必要がないために記憶容量を減少させることが
でき、コストを低減させることができる。さらに、ネッ
トワークの学習モードを用いることにより、あらゆる種
類の路面状態をネットワークに学習させることができる
ので、より正確な路面状態を検出することができる。

【０１０３】また、第２の発明に依れば、請求項１に記
載された路面状態検出装置を備え、前記判定手段により
判定された路面状態に基づいて、車輪速度と比較される
基準車輪速度の車体速度に対する比率を変化させる変化
手段を有し、また、好ましくは前記変化手段は、車体速
度を推定するための仮想減速加速度を変化させるので、
路面状態に応じて最適な制動コントロールを行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る路面状態検出装置の一実施例の概
略構成を示すブロック図である。

【図２】図１のロードノイズ検出手段および車速検出手
段の配設位置を説明する図である。

【図３】本実施例において使用されるニューラルネット
ワークモデルを示す図である。

【図４】図３のネットワークに学習させる方法を説明す
るための図である。

【図５】学習モード処理および実行モード処理のサブル
ーチンの手順を示すフローチャートである。

【図６】図３の出力層から出力された路面状態（ＴＹＰ
Ｅｎ）と路面摩擦係数との関係を示すテーブルデータを
表す図である。

【図７】本発明に係るアンチロックブレーキシステムの
概略構成を示すブロック図である。

【図８】アンチロックブレーキシステムの実施例におけ
る制御を行うために必要な信号の内容を説明するための
図である。

【図９】図８の各信号を出力するための回路図である。

【図１０】図９の回路からの出力信号に基づいてアンチ
ロックブレーキ制御を行うための回路図である。

【図１１】図１０の矩形波発生回路３１₁の入出力特性
を示す図である。

【図１２】図１０の矩形波発生回路３１₂の入出力特性
を示す図である。

【図１３】本実施例において実行される制御処理の手順
を示すフローチャートである。

【図１４】路面状態と最大減速加速度ＧR(ｘ)との関係
を示すテーブルデータを表す図である。

【図１５】路面状態と目標スリップ率λ(ｘ)との関係を
示すテーブルデータを表す図である。

【図１６】車輪速度と推定車体速度の推移を示す図であ
る。

【図１７】本実施例に係るブレーキペダルの反力発生装
置の実施例の概略構成を示すブロック図である。

【図１８】図１８は、目標トルク算出サブルーチンの処
理手順を示すフローチャートである。

【図１９】トルク制御サブルーチンの処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図２０】目標反力を算出するための特性曲線を示す図
である。

【図２１】車両の速度と最適な転舵比との関係を示す図
である。

【図２２】ゲインと最適な転舵比との関係を示す図であ
る。

【図２３】制動摩擦係数−スリップ率特性を示す図であ
る。

【図２４】従来のアンチロックブレーキシステムを用い
て、乾燥路で実際に制動トルクのコントロールを行った
ときの状態を示す図である。

【図２５】従来のアンチロックブレーキシステムを用い
て、砂利路で実際に制動トルクのコントロールを行った
ときの状態を示す図である。

【符号の説明】

１ ロードノイズ検出手段（検出手段） ４ 判別部（判別手段） １５ ＶR₁設定処理部（変化手段） １６ ＶR₂設定処理部（変化手段）

フロントページの続き (72)発明者 浅沼 信吉 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山本 頼寿 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 堀内 泰 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 松田 庄平 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪から発生されるロードノイズを検出
   する検出手段と、 該検出されたロードノイズの各周波数成分のパターンか
   らニューラルネットワークを利用して路面状態を判定す
   る判定手段とを有することを特徴とする路面状態検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された路面状態検出装置
   を備え、前記判定手段により判定された路面状態に基づ
   いて、車輪速度と比較される基準車輪速度の車体速度に
   対する比率を変化させる変化手段を有することを特徴と
   するアンチロックブレーキシステム。
3. 【請求項３】 前記変化手段は、車体速度を推定するた
   めの仮想減速加速度を変化させることを特徴とする請求
   項２記載のアンチロックブレーキシステム。