JPH11157433A - 路面摩擦係数推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両ブレーキ時において、アンチロック制御
を開始する以前に、路面摩擦係数を的確に推定する。 【解決手段】 ブレーキペダルのストローク量、マスタ
ーシリンダの出力液圧、ブレーキペダル踏力等から車輪
に加わるブレーキトルクを推定する一方、車輪速度セン
サに出力信号に基づき推定車体減速度を演算し、推定ブ
レーキトルクと推定車体減速度とから路面摩擦係数μの
高低を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、自動車の
車輪が接する路面の摩擦係数を推定する路面摩擦係数推
定装置に関し、例えばアンチロックブレーキ装置に応用
される。

【０００２】

【従来の技術】推定路面摩擦係数は、アンチロック制御
を行う場合の推定車体速度の演算に利用される。この推
定車体速度は、車輪のロック傾向の有無を判別する際の
基準とされるものであり、その正確性を高めることがア
ンチロックブレーキ装置の性能を高める上で極めて重要
である。そして、アンチロック制御を開始当初から的確
な制御を行うために、車両ブレーキ時においてアンチロ
ック制御を開始する以前に路面摩擦係数を的確に把握し
ておくことが重要である。

【０００３】アンチロック制御を開始する以前において
路面摩擦係数を把握することができるものとして、特開
平５−１３１９１２号公報に開示されたもの、特開平７
−１５９３０８号公報に開示されたもの、特開平７−３
２９７６０号公報に開示されたもの、特開平８−１１９
０８６号公報に開示されたものがある。

【０００４】特開平５−１３１９１２号公報に開示され
たものは、推定車体速度の一定時間毎の変化量を求め、
この変化量を所定量と比較し路面摩擦係数を推定するも
のである。

【０００５】特開平７−１５９３０８号公報に開示され
たものは、前輪と後輪の速度差を求め、この速度差を順
次所定間隔毎に積算し、その積算値の所定時間内平均勾
配を求め、この所定時間内平均勾配より路面摩擦係数の
推定時期に相応しいか判断し、相応しいと判断された場
合車輪速度変化が微小な車輪速度の所定時間内の平均勾
配より路面摩擦係数を推定するものである。

【０００６】特開平７−３２９７６０号公報に開示され
たものは、推定車体減速度が増減を伴って漸次増加して
行く状態であるか否かを検出し、推定車体減速度が増減
を伴って漸次増加して行く状態であると検出された場合
に氷上路の路面摩擦係数であると判定するものである。

【０００７】特開平８−１１９０８６号公報に開示され
たものは、左右前輪平均速度と左右後輪平均速度との平
均速度の差を求め、この平均速度差を所定の周波数帯域
内の振動成分の通過を許容するフィルタに供給し、該フ
ィルタを通過した平均速度差の振動状態を判定し、各車
輪加速度の平均加速度が所定値を下回り、且つフィルタ
を通過した平均速度差が所定値以上で所定の回数に達し
た場合には低路面摩擦係数と判定するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−１３１９１２号公報に開示されたもの、特開平７−
１５９３０８号公報に開示されたもの、特開平８−１１
９０８６号公報に開示されたものは、前輪速度と後輪速
度の差を利用していることから、センターディファレン
シャルを有する４輪駆動車の内でセンターディファレン
シャルの拘束力が大きく且つ駆動系の捻れ剛性が大きい
自動車や、直結方式で且つ駆動系の捻れ剛性が大きい４
輪駆動車のように前輪速度と後輪速度の差が殆ど発生し
ない場合においては、路面摩擦係数を正しく推定できな
いと言う問題がある。

【０００９】また、特開平７−３２９７６０号公報に開
示されたものは、車体速度、変速機のシフト位置、自動
車の経年劣化などの要因によって、推定車体減速度の増
減が、氷上路においても発生しなかったり、或いは氷上
路ではない比較的に路面摩擦係数が高い路面であっても
発生したりして、路面摩擦係数を正しく推定できないと
言う問題がある。

【００１０】この出願の発明は、上記問題を解消した路
面摩擦係数推定装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、自動車の各車輪の回転速度を検出する車輪速度検
出手段と、該車輪速度検出手段の検出出力に基づき推定
車体速度を演算する推定車体速度演算手段と、該推定車
体速度演算手段の演算結果に基づき推定車体減速度を演
算する推定車体減速度演算手段と、車輪に加わるブレー
キトルクとの間に相関関係を持った物理量を検出する物
理量検出手段と、該物理量検出手段の検出出力に基づき
前記ブレーキトルクを推定するブレーキトルク推定手段
と、該ブレーキトルク推定手段の推定結果及び前記推定
車体減速度演算手段の演算結果に基づいて路面摩擦係数
を推定する路面摩擦係数推定手段とを備えたことを特徴
とする路面摩擦係数推定装置である。

【００１２】上記物理量としては、ブレーキペダルのス
トローク量、ブレーキペダルによって作動される液圧発
生器の出力圧、ブレーキペダルに加えられる踏力等があ
げられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この出願に係る発明の実施
形態について図を参照して説明する。

【００１４】図１は、この出願に係る発明に係る路面摩
擦係数推定装置を適用したアンチロックブレーキ装置の
概略を示す図である。図１において、ブレーキペダル３
に加えられた操作力がブースタ２ｂを介して入力される
マスターシリンダ２ａと、車輪ＦＲ、ＦＬ、ＲＲ、ＲＬ
に配設された車輪ブレーキ機構（図示省略）を作動させ
るホイールシリンダ５１〜５４の各々とが接続される液
圧路に、戻しポンプ２１、２２、リザーバ２３、２４及
び電磁弁３１〜３８が介装されている。尚、車輪ＦＲは
運転席から見て前方右側の車輪を示し、以下車輪ＦＬは
前方左側、車輪ＲＲは後方右側、車輪ＲＬは後方左側の
車輪を示しており、ブレーキ装置については、所謂ダイ
アゴナル配管が構成されている。

【００１５】液圧発生器としてのマスターシリンダ２ａ
とホイールシリンダ５１〜５４との間にはアクチュエー
タ３０が介装されている。このアクチュエータ３０は、
マスターシリンダ２ａの一方に出力ポートとホイールシ
リンダ５１、５４の各々を接続する液圧路に夫々電磁弁
３１、３２及び電磁弁３３、３４が介装され、これらと
マスターシリンダ２ａとの間に戻しポンプ２１が介装さ
れている。同様に、マスターシリンダ２ａの他方の出力
ポートとホイールシリンダ５２、５３の各々を接続する
液圧路に夫々電磁弁３５、３６及び電磁弁３７、３８が
介装され、これらとマスターシリンダ２ａとの間に戻し
ポンプ２２が介装されている。戻しポンプ２１、２２は
電気モータ２０によって駆動される。

【００１６】常閉の電磁弁３２、３４の排出側液圧路は
リザーバ２３を介して戻しポンプ２１の吸入側に接続さ
れ、同じく常閉の電磁弁３６、３８の排出側液圧路はリ
ザーバ２４を介して戻しポンプ２２の吸入側に接続され
ている。リザーバ２３、２４は夫々ピストンとスプリン
グを備えており、電磁弁３２、３４、３６、３８から排
出側液圧路を介して還流されるブレーキ液を一時的に溜
めるものである。戻しポンプ２１、２２は電気モータ２
０により駆動されることにより夫々リザーバ２３、２４
内のブレーキ液を電磁弁３１、３３及び電磁弁３５、３
７とマスターシリンダ２ａとの間の液圧路に夫々戻すも
のである。

【００１７】電磁弁３１〜３８は２ポート２位置の開閉
弁であり、夫々ソレノイドコイルのオフ（非通電）時に
は図１に示す第１位置にあって、各ホイールシリンダ５
１〜５４とマスターシリンダ２ａとの連通が開き、各ホ
イールシリンダ５１〜５４とリザーバリザーバ２３ある
いは２４との連通は閉じている。また、ソレノイドコイ
ルのオン（通電）時には第２位置となり、各ホイールシ
リンダ５１〜５４とマスターシリンダ２ａとの連通が閉
じ、各ホイールシリンダ５１〜５４とリザーバリザーバ
２３あるいは２４との連通が開く。尚、図１中のチェッ
クバルブＣＶ１〜ＣＶ６はホイールシリンダ５１〜５４
及びリザーバ２３、２４側からマスターシリンダ２ａへ
の還流を許容し、逆方向の流れを遮断するものである。

【００１８】而して、これらの電磁弁３１〜３８のソレ
ノイドコイルに対するオン、オフを制御することにより
ホイールシリンダ５１〜５４内の液圧を増圧、減圧、又
は保持することができる。即ち、電磁弁３１〜３８のソ
レノイドコイルのオフ時にはホイールシリンダ５１〜５
４にマスターシリンダ２ａから液圧が供給されて増圧
し、オン時にはリザーバ２３あるいは２４に連通し減圧
する。また、電磁弁３１、３３、３５、３７のソレノイ
ドコイルをオンにしその余の電磁弁のソレノイドコイル
をオフにすれば、ホイールシリンダ５１〜５４内の液圧
が保持される。

【００１９】常開の電磁弁３１と常閉の電磁弁３２はホ
イールシリンダ５１のための液圧制御弁を、常開の電磁
弁３３と常閉の電磁弁３４はホイールシリンダ５４のた
めの液圧制御弁を、常開の電磁弁３５と常閉の電磁弁３
６はホイールシリンダ５２のための液圧制御弁を、常開
の電磁弁３７と常閉の電磁弁３８はホイールシリンダ５
３のための液圧制御弁を夫々形成するものであり、これ
らの液圧制御弁に対する減圧制御信号は常開の電磁弁の
ソレノイドコイルをオンとすると共に常閉の電磁弁のソ
レノイドコイルをオンにし、また、増圧制御信号は常開
の電磁弁のソレノイドコイルをオフとすると共に常閉の
電磁弁のソレノイドコイルをオフにし、保持制御信号は
常開の電磁弁のソレノイドコイルをオンとすると共に常
閉の電磁弁のソレノイドコイルをオフにする。

【００２０】上記電磁弁３１〜３８は電気制御装置１０
に接続され、各々のソレノイドコイルに対するオン、オ
フが制御される。電気モータ２０も電気制御装置１０に
接続され、これによりオン（通電）、オフ（非通電）が
制御される。また、車輪ＦＲ、ＦＬ、ＲＲ、ＲＬには車
輪速度センサ４１〜４４が配設され、これらが電気制御
装置１０に接続されており、各車輪の回転速度、即ち車
輪速度信号が電気制御装置１０に入力されるように構成
されている。更に、ブレーキペダル３の操作ストローク
量を検出するペダルストローク量センサ４５が設置さ
れ、このペダルストローク量センサ４５も電気制御装置
１０に接続されている。

【００２１】電気制御装置１０は、図２に示すように、
バスを介して相互に接続されたＣＰＵ１４、ＲＯＭ１
５、ＲＡＭ１６、タイマ１７、入力ポート１２及び出力
ポート１３から成るマイクロコンピュータ１１を備えて
いる。上記車輪速度センサ４１〜４４及びペダルストロ
ーク量センサ４５の出力信号は増幅回路１８ａ〜１８ｅ
を介して夫々入力ポート１２からＣＰＵ１４に入力され
るように構成されている。また、出力ポート１３からは
駆動回路１９ａを介して電気モータ２０に制御信号が出
力されると共に、駆動回路１９ｂ〜１９ｉを介して夫々
電磁弁３１〜３８に制御信号が出力されるように構成さ
れている。マイクロコンピュータ１１においては、ＲＯ
Ｍ１５は図３及び図４に示した各フローチャートに対応
したプログラムを記憶し、ＣＰＵ１４は図示しないイグ
ニッションスイッチが閉成されている間当該プログラム
を実行し、ＲＡＭ１６は当該プログラムの実行に必要な
変数データを一時的に記憶する。

【００２２】上記のように構成されたアンチロックブレ
ーキ装置においては、イグニッションスイッチ（図示省
略）が閉成されると図３及び図４のフローチャートに対
応したプログラムの実行が開始する。プログラムの実行
が開始すると、先ず図３のステップ１０１にてマイクロ
コンピュータ１１が初期化され、各種の演算値、車速を
表す推定車体速度Ｖｓｏ、各車輪の車輪速度Ｖｗ、推定
車体減速度ＤＶｓｏ及び各種のフラグ等がクリアされ、
推定路面摩擦係数が高μに設定される。次いで、ステッ
プ１０２にて所定時間ｔ（演算サイクル時間）が経過し
たか否かが判定され、経過したならばステップ１０３に
て車輪速度センサ４１〜４４の出力信号、ペダルストロ
ーク量センサ４５の出力信号が読込まれ、次いでステッ
プ１０４、１０５により車輪速度センサ４１〜４４の出
力信号から各車輪ＦＲ、ＦＬ、ＲＲ、ＲＬの各車輪速度
Ｖｗが演算される。ついで、ステップ１０６にて各車輪
の車輪速度Ｖｗから推定車体速度Ｖｓｏが演算され、ス
テップ１０７にて推定車体速度Ｖｓｏから推定車体減速
度ＤＶｓｏが演算される。

【００２３】次いで、ステップ１０８にてストローク量
センサ４５により検出されたストローク量と図５のマッ
プに基づき推定ブレーキトルク（車輪に加わる推定ブレ
ーキトルク）が求められ、ステップ１０９においてステ
ップ１０８で求められた推定ブレーキトルクとステップ
１０７で演算された推定車体減速度ＤＶｓｏ及び図６の
マップに基づき路面摩擦係数（路面μ）が低摩擦係数
（低μ）と高摩擦係数（高μ）の何れかに特定される。

【００２４】次いで、ステップ１１０にてアンチロック
制御中（図３では単に制御中と記載してある）であるか
否かが判定され、そうでなければステップ１１１に進み
所定のアンチロック制御開始条件が成立したか否かが判
定される。アンチロック制御開始条件が成立すると、ス
テップ１１２、１１３にて推定車体速度Ｖｓｏ、各車輪
の車輪速度Ｖｗに基づき各液圧制御弁の制御信号の設定
が行われた後、ステップ１１４を経てステップ１０２に
戻る。

【００２５】ステップ１１０にてアンチロック制御中で
あると判定された場合にはステップ１１５において所定
のアンチロック制御終了条件が成立したか否かが判定さ
れ、成立していなければステップ１１２に進み、また成
立しておればステップ１１４を経てステップ１０２に戻
る。ステップ１１４においては、アンチロック制御制御
開始条件が成立したことに応じて電気モータ２０の制御
信号をオン（通電）に設定し、またアンチロック制御終
了条件が成立したことに応じて所定時間後に電気モータ
２０の制御信号の設定をオンからオフ（非通電）に切換
える。電気モータ２０の制御信号の設定及びステップ１
１２で設定された液圧制御弁の制御信号は、図示しない
割込みルーチンが１ミリ秒毎に実行されることにより読
み出され、出力ポート１３を介して駆動回路１９ａ〜１
９ｉに制御信号が出力される。

【００２６】図３のステップ１０６の推定車体速度Ｖｓ
ｏ演算の内容を図４に示す。図４において、先ずステッ
プ２０１にて所定時間ｔ毎に４つの車輪の車輪速度Ｖｗ
ＦＲ（ｎ）等の最大値が求められ、最大車輪速度Ｖｗｏ
（ｎ）とされる。尚、ＭＡＸは最大値を求める関数を表
し、ＦＲ等は車輪の種類を表す。また、（ｎ）はｎサイ
クル時の値を表し、ｎは１以上の整数である。次に、ス
テップ２０２においては図３のステップ１０９の結果を
受けて路面の摩擦係数が低μか否かが判定され、低μで
あればステップ２０３にて限界減速度αＤＷとして所定
の値、例えば０．４Ｇ（Ｇは重力加速度）が設定され
る。ステップ２０２にて低μと判定されなければステッ
プ２０４にて限界減速度αＤＷとして所定の値、例えば
１．２Ｇが設定される。

【００２７】そして、ステップ２０５にて限界加速度α
ＵＰとして、例えば０．５Ｇが設定された後、ステップ
２０６において推定車体速度Ｖｓｏ（ｎ）が演算され
る。即ち、ステップ２０１で求められた最大車輪速度Ｖ
ｗｏ（ｎ）、前回の制御サイクル時の推定車体速度Ｖｓ
ｏ（ｎ−１）に限界加速度αＵＰと演算サイクル時間ｔ
の積を加算した値（Ｖｓｏ（ｎ−１）＋αＵＰ・ｔ）、
及び前回の演算サイクル時の推定車体速度Ｖｓｏ（ｎ−
１）から限界減速度αＤＷと演算サイクル時間ｔの積を
減算した値（Ｖｓｏ（ｎ−１）−αＤＷ・ｔ）の３つの
値の中間値が求められ、推定車体速度Ｖｓｏ（ｎ）とさ
れる。尚、図４中のＭＥＤは中間値を求める関数であ
る。

【００２８】上述のように、この実施形態においては、
ブレーキペダルのストローク量から車輪に加わるブレー
キトルクＴｂを推定するとともに車輪速度に基づき演算
された推定車体速度から推定車体減速度ＤＶｓｏを演算
し、推定ブレーキトルクＴｂと推定車体減速度ＤＶｓｏ
を求め、この推定ブレーキトルクＴｂと推定車体減速度
ＤＶｓｏに基づき推定路面摩擦係数μを求めており、推
定ブレーキトルクＴｂ及び推定車体減速度ＤＶｓｏは、
自動車の駆動方式（２輪駆動又は４輪駆動）に影響され
るものではなく、且つ変速機のシフト位置や経年劣化等
に影響されるものでもないことから、アンチロック制御
を開始する以前において的確に路面摩擦係数を推定する
ことができ、延いてはアンチロックブレーキ装置の性能
を高めることができる。

【００２９】尚、上記の実施形態においては、ブレーキ
ペダルのストローク量からブレーキトルクＴｂを推定し
ているが、マスターシリンダ２ａの出力液圧を圧力セン
サにより検出し、マスターシリンダ出力液圧から推定ブ
レーキトルクＴｂを求めることとしてもよく、更にはブ
レーキペダル３に加えられる踏力を踏力センサにより検
出し、この踏力から推定ブレーキトルクＴｂを求めるこ
ととしてもよく、その他、車輪に加わるブレーキトルク
と相関関係を持った物理量を検出し、この物理量から推
定ブレーキトルクＴｂを求めることとしてもよであれば
何でもよい。

【００３０】また、ホイールシリンダ５１〜５４の液圧
制御は、増圧、保持、減圧の３種に限定されるものでは
なく、増圧と保持を繰り返す所謂ステップ増圧や、減圧
と保持を繰り返す所謂ステップ減圧を加えて実施するこ
ととしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】この出願の発明に係る路面摩擦係数推定
装置は、自動車の各車輪の回転速度を検出する車輪速度
検出手段と、該車輪速度検出手段の検出出力に基づき推
定車体速度を演算する推定車体速度演算手段と、該推定
車体速度演算手段の演算結果に基づき推定車体減速度を
演算する推定車体減速度演算手段と、車輪に加わるブレ
ーキトルクとの間に相関関係を持った物理量を検出する
物理量検出手段と、該物理量検出手段の検出出力に基づ
き前記ブレーキトルクを推定するブレーキトルク推定手
段と、該ブレーキトルク推定手段の推定結果及び前記推
定車体減速度演算手段の演算結果に基づいて路面摩擦係
数を推定する路面摩擦係数推定手段とを備えたものであ
り、アンチロック制御を開始する以前において的確に路
面摩擦係数を推定することができ、延いてはアンチロッ
クブレーキ装置の性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の路面摩擦係数推定装置を適用
したアンチロックブレーキ装置の全体構成を示す図であ
る。

【図２】図１中の電気制御装置の構成のブロック図であ
る。

【図３】図１のアンチロックブレーキ装置におけるアン
チロック制御の処理を示すフローチャートである。

【図４】図３中の推定車体速度Ｖｓｏ演算の処理を示す
フローチャートである。

【図５】ブレーキペダルのストローク量に対する推定ブ
レーキトルクの関係を示す図である。

【図６】推定ブレーキトルクと推定車体減速度から路面
摩擦係数を推定するためのマップである

【符号の説明】

２ａ・・・マスタシリンダ ３・・・ブレーキペダル １０・・・電気制御装置 ２０・・・電気モータ ２１、２２・・・戻しポンプ ３１〜３８・・・液圧制御弁を構成する電磁弁 ４１〜４４・・・車輪速度センサ ４５・・・ペダルストローク量センサ ５１〜５４・・・ホイールシリンダ ＦＲ、ＦＬ、ＲＲ、ＲＬ・・・車輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の各車輪の回転速度を検出する車
   輪速度検出手段と、該車輪速度検出手段の検出出力に基
   づき推定車体速度を演算する推定車体速度演算手段と、
   該推定車体速度演算手段の演算結果に基づき推定車体減
   速度を演算する推定車体減速度演算手段と、車輪に加わ
   るブレーキトルクとの間に相関関係を持った物理量を検
   出する物理量検出手段と、該物理量検出手段の検出出力
   に基づき前記ブレーキトルクを推定するブレーキトルク
   推定手段と、該ブレーキトルク推定手段の推定結果及び
   前記推定車体減速度演算手段の演算結果に基づいて路面
   摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段とを備えたこ
   とを特徴とする路面摩擦係数推定装置。