JPH11240438A

JPH11240438A - 滑止め制御および車輪止め保護示差基準制御装置

Info

Publication number: JPH11240438A
Application number: JP10369103A
Authority: JP
Inventors: John T Murphy; ジョン・ティー・マーフィー
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 1999-09-07
Also published as: DE69835731T2; EP0927670A2; DE69835731D1; EP0927670B1; US5951122A; IL127834A0; IL127834A; EP0927670A3

Abstract

(57)【要約】【課題】滑止め制御／車輪止め保護示差基準制御装置
を利用して滑止め／車輪止めブレーキ制御を提供するブ
レーキ制御システムの提供。【解決手段】該示差基準制御装置は単一の車輪速度セ
ンサーのインプットに基づいて車輪速度と乗物速度の両
方を見積もることができる。車輪速度のノイズ効果を排
除するためには、該示差基準制御装置は二つの同一処理
機能を用いた平行処理を実行することによって該車輪速
度と乗物速度とを見積もる。見積もられた車輪速度と乗
物速度は一方から他方を控除して該スリップ速度を示す
差分アウトプットを提供する。個々の処理は、物理定数
から誘導される独立媒介変数のみが異なる。このよう
に、車輪速度のノイズは両方の処理に導入され、その処
理結果が控除されてスリップ速度が得られたときに無効
とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通常、滑止めおよび
アンチロックブレーキの制御に関するものであり、そし
て更に詳しくは、乗物（例えば、自動車、航空機など）
に滑止め／アンチロックブレーキ制御を与える装置およ
び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面摩擦に対するタイヤの様々な研究と
実験データの分析によれば、車輪と道路表面の間の最大
摩擦は、該車輪が乗物の道路表面に対する相対速度より
も僅かに低速な回転速度で走行する際に発生する。車輪
速度と乗物速度の間の差は、一般に「スリップ速度」と
呼ばれている。スリップ率は、スリップ速度を乗物速度
で割ることによって導き出される媒介変数（パラメータ
ー）である。

【０００３】滑止め／アンチロックブレーキ制御システ
ムは、長年に亘って広く利用されている。最も単純な意
味で、滑止めブレーキ制御システムは、車輪速度センサ
ー（および車輪の半径）から導き出される乗物の速度
を、二次的なすなわち基準源から通常導き出される乗物
速度とを比較する。もし車輪が過剰に滑動していると判
断された場合、該車輪に加えられているブレーキ圧が解
放され、適切な速度で回転するようになっていくように
なる。

【０００４】もちろん、如何なるそのような滑止めシス
テムにおいても明白となる二つの大きな問題が存在す
る。一つ目は滑動の適量を定めることに関する。二つ目
は基準速度をどこから得るか定めることに関する。滑動
の適量は、頻繁に議論はされるが滅多に測定されること
はない「μスリップ曲線」を用いて説明される。図１に
示されるように、通常そのような曲線は、鉛直軸上の車
輪と走行表面との間の摩擦係数μおよび水平軸上のスリ
ップ率とによって表される。スリップ率が０のとき車輪
の滑動は無く、スリップ率が１のとき車輪は完全にロッ
クされているということを表している。

【０００５】概して、該スリップ率はブレーキシステム
におけるブレーキ圧を増加すると増加する。しかしなが
ら、摩擦が最大に向かって急激に増加し、やがてスリッ
プ率が増加するにつれて減少し始めることは注目される
べきである。これにより、最大摩擦を維持しそして最適
な乗物停止距離を供給しようとする際に、滑止め／アン
チロックブレーキ制御の一部として制御反転問題が発生
する。さらに、横方向の乗物制御がスリップ率に反比例
することも分かっている。従って、ブレーキ制御をμス
リップ曲線上の最高点よりも僅かに低い位置に維持する
ことが好ましい。車輪の過剰な摩耗を避けるためのμス
リップ曲線上における望ましい操作位置というのは、通
常、該曲線の最高点の僅かに左側となる。

【０００６】スリップ速度を求めようとする際、つまり
適量な滑動を求めようとする際に度々発生する問題と
は、車輪速度を測定する際に起こる過剰なノイズであ
る。そのようなノイズは、例えば車輪速度センサーによ
る量子化効果、車輪の直径の変化（動的および摩耗の両
方に関連して）、或いは該車輪と速度センサーに取り付
けられている機械部品の動作によって発生する。

【０００７】該スリップ率を求めるために乗物／基準速
度を得ることに関して、該基準速度の正確な見積もりを
提供するために、様々な加速度計およびセンサーに頼る
ことが度々必要となる。これにより、ブレーキ制御回路
部品に課される演算負荷が増加する。さらに、正確且つ
信頼できるセンサーの供給に関連する費用が急速に増加
する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】既存の滑止め／アンチ
ロックブレーキ制御システムに関連する前述の欠点の観
点から、車輪速度の測定の際に発生する可能性のあるノ
イズに対して既存のシステムよりも実質的に低感度のシ
ステムが当該技術分野において強く望まれている。さら
に、複数のセンサーを必要とせず、しかも車輪速度を測
定する単一のセンサーにのみ基づいて操作できるシステ
ムが強く望まれている。さらに、ブレーキ制御システム
の演算処理装置に膨大な演算負荷を掛けないシステムが
強く望まれている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のブレーキ制御シ
ステムは、滑止めおよびアンチブレーキ制御を提供する
ために、滑止め制御／車輪止め示差基準制御装置と呼ば
れるものを使用する。該示差基準制御装置は、単一の車
輪速度センサーからのインプットに基づいて車輪速度と
乗物速度の両方を見積もることができる。

【００１０】車輪速度のノイズ効果を大幅に削減するた
めに、該示差基準制御装置は二つの同一処理機能を用い
た平行処理を実行することによって該車輪速度と乗物速
度を見積る。見積もられた車輪速度と乗物速度は一方か
ら他方を控除してスリップ速度を示す差分アウトプット
を提供する。個々の処理は、物理定数から誘導される独
立媒介変数のみが異なる。このように、車輪速度のノイ
ズは両方の処理に導入され、その処理結果が控除されて
スリップ速度が得られたときに無効とされる。

【００１１】単一の車輪速度センサーのみを必要とする
ことに加えて、本発明はブレーキシステムを制御する単
一または複数の演算処理装置に膨大な演算負荷を掛けな
いようにする。僅か一つのインプットセンサーに基づい
て実行される該同一処理機能は、高速度且つ少数の操作
のみで演算を行う。

【００１２】典型的な実施態様では、望ましいスリップ
速度もしくはμスリップ曲線上での望ましい操作点を維
持するために高速積分器と低速積分器の両方を利用す
る。該高速積分器は利得およびブレーキアクチュエータ
ーアセンブリーの応答よりも速いスルーレート（ｓｌｅ
ｗｒａｔｅ）を有するように設計されている。該低速
積分器は、利得とブレーキアクチュエーターの応答より
も遅いスルーレート制限に通常設定されている。乾いた
表面上で操作すると、通常低速積分器のみが作動する。
しかしながら、もしブレーキ表面の摩擦係数が低かった
場合には、該高速積分器が複合アウトプットを増加させ
始める。該ブレーキアクチュエーターの性能を制限する
二つの積分器の使用によって該制御装置の様々なアクチ
ュエーターの特徴に対する感度が低くなる。車輪の滑動
が発生する場合には、滑り保護ループが一瞬だけブレー
キを解放し、該システムをリセットし、そして徐々に再
度ブレーキを掛けていく。

【００１３】本発明の第一の局面に従えば、乗物の車輪
に掛かるブレーキ力を制御するためのシステムが提供さ
れる。該システムには、該車輪に掛けられる望ましい量
のブレーキ力を示すブレーキ力命令を受け取るためのイ
ンプット、およびブレーキ力のアウトプット命令に基づ
いて該車輪にブレーキ力を与えるブレーキアクチュエー
ターおよびアセンブリーに該アウトプット命令を与える
ためのアウトプット；操作的に車輪と連結されており、
該車輪の速度を測定するためのそして測定された車輪速
度を示すアウトプット信号を提供するための車輪速度セ
ンサー；並びに、該車輪速度センサーの該アウトプット
信号に基づいて車輪速度を見積もるための手段、該車輪
速度センサーの該アウトプット信号に基づいて乗物速度
を見積もるための手段、見積もられた乗物速度と見積も
られた車輪速度の差を計算してスリップ速度を見積もる
ための手段、および見積もられたスリップ速度に基づい
てブレーキ制御装置によって車輪に掛かるブレーキ力を
調整するための手段から成る示差基準制御装置、が包含
される。

【００１４】本発明のもう一つの局面に従えば、車輪と
連結されている車輪速度センサーによって提供されるア
ウトプット信号に基づいて乗物の車輪のブレーキ操作を
制御するための示差基準制御装置が提供される。該制御
装置には、該車輪速度センサーのアウトプット信号に基
づいて車輪速度を見積もるための手段；該車輪速度セ
ンサーのアウトプット信号に基づいて乗物速度を見積も
るための手段；見積もられた乗物速度と見積もられた
車輪速度の差を計算してスリップ速度を見積もるための
手段；および、見積もられたスリップ速度に基づいて
車輪に掛かるブレーキ力を調節するための制御信号を提
供するためのアウトプット手段、が包含される。

【００１５】本発明の更にもう一つの局面によれば、乗
物の車輪に掛かるブレーキ力を制御するための方法が提
供される。該方法は、車輪に掛けられるブレーキ力の望
ましい量を示すブレーキ力命令を受け取りそしてブレー
キ力のアウトプット命令に基づいて該車輪にブレーキ力
を与えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリー
に該ブレーキ力アウトプット命令を提供する工程；該車
輪の速度を測定しそしてその測定された車輪速度を示す
アウトプット信号を提供する工程；該車輪速度センサー
のアウトプット信号に基づいて車輪速度を見積もる工
程；該車輪速度センサーのアウトプット信号に基づいて
乗物速度を見積もる工程；見積もられた乗物速度と見積
もられた車輪速度の差分を計算してスリップ速度を見積
もる工程；および、見積もられたスリップ速度に基づい
て該車輪に掛かるブレーキ力を調節する工程から成る。

【００１６】前述したおよび関連する目的の達成のため
に、本発明は以下に詳細に説明されそして特に請求項に
おいて指摘される特徴から成る。以下の説明と添付図面
は、本発明のある例示的な実施態様を詳細に説明してい
る。しかしながら、これらの実施態様は本発明の原理が
適用される様々な方法のほんの一部のみを示しているに
過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規な特徴
は、図面と照らし合わせて考慮された際に、本発明の以
下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【００１７】

【発明の好ましい実施態様】本発明は以下に図面を参照
しながら説明され、該図面中同様の参照番号は全図面を
通じて同様の要素を参照するのに用いられる。

【００１８】まず初めに図２を参照すると、本発明に従
って航空機において用いられる如きブレーキ制御システ
ムが一般的に２０で示されている。航空機におけるブレ
ーキ制御は通常機能的モジュール性のため対となった車
輪構造である。例えば、もし該航空機がその左側に二車
輪、右側に二車輪を有する場合、外側の二車輪が対とな
り、内側の二車輪が対となる。対となる二車輪間では右
車輪制御と左車輪制御とが存在する。左車輪制御機能お
よび右車輪制御機能は、固定された車輪保護のためを除
いて、連結はされていない。従って、基本構成は左側或
いは右側のどちらかでありうる単一の車輪の制御から成
る。ここで用いられるように、用語「車輪」は車輪とタ
イヤとを包括して参照する意図であることが理解される
であろう。

【００１９】簡潔にするため、図２に示されるが如きブ
レーキ制御システム２０は、（右側か左側に位置する）
単一の車輪のブレーキ制御を提供するための基本構成を
表している。しかしながら、他の車輪の制御は対応する
システム２０を介して或いは同じ発明原理を取り入れた
単独のシステムにおいて提供されることは理解されるで
あろう。さらに、本発明の好ましい実施態様は航空機に
関連するブレーキ制御を提供する。それにも関わらず、
本発明による示差基準滑止め制御を用いたブレーキ制御
システムは実質的に如何なる乗物に対しても有用であ
り、必ずしも航空機のブレーキ制御に限定されるわけで
はない。

【００２０】システム２０は、操縦者にブレーキ制御を
提供するためのパイロット用ブレーキ装置２２を包含す
る。加えて、システム２０は従来のブレーキ制御装置２
４を包含する。制御装置２４はシステム２０内に包含さ
れるブレーキアクチュエーター２６に制御信号Ｔ_output
を提供するように設計されている。ブレーキアクチュエ
ーター２６はブレーキアセンブリー２８内のブレーキ素
材（図示されていない）に圧力を掛けるためのものであ
れば慣用の如何なる種類のアクチュエーター（例えば、
液圧式、空気圧式または電気機械式）でもよい。ブレー
キアセンブリー２８は、従来通り、車輪３０にブレーキ
トルクまたはブレーキ力を加えることによって車輪３０
にブレーキ作用を供給する。車輪３０は、従来の構造
（図示されていない）を介して航空機（或いは他の乗
物）と連結されている。

【００２１】更に、システム２０は車輪３０の速度を測
定する車輪速度センサー３２をさらに包含する。該車輪
の速度は、公知のように、その半径で増幅される該車輪
の測定された角速度に基づいて線車輪速度を提供する。
車輪速度センサー３２は、車輪３０の測定速度を示すア
ウトプット信号Ｖ_wheelを供給するものであれば慣用の
如何なるセンサー（例えば、光学式エンコーダーに基づ
いたもの等）でもよい。

【００２２】信号Ｖ_wheelはシステム２０に包含される
滑止め／車輪止め示差基準制御装置３４へのインプット
である。以下に詳細に紹介されるように、制御装置３４
は車輪速度センサー３２からの測定された車輪速度Ｖ
_wheelに基づいて車輪速度と乗物速度の両方を見積も
る。制御装置３４は次に、見積もられた車輪速度と乗物
速度との差を計算し、スリップ速度を見積もる。この見
積もられたスリップ速度に基づいて、制御装置３４は、
該見積もられたスリップ速度に依存して０から１の間で
変化する値をとる複合制御信号“Ｋ”を提供する。制御
信号Ｋとは、ブレーキ制御信号Ｔ_outputをＫの値で乗じ
る乗算器３６へ制御装置３４から送られるアウトプット
である。得られる変更されたブレーキ制御信号
Ｔ_output’は乗算器３６からブレーキアクチュエーター
２６へのアウトプットである。その結果、ブレーキアク
チュエーター２６は変更されたブレーキ制御信号Ｔ
_output’に基づいて車輪３０にブレーキ力を与える。

【００２３】もし見積もられたスリップ速度が、最適な
ブレーキのための規定の望ましいスリップ速度を超えよ
うとし始めた場合、制御装置３４からのアウトプットＫ
の値は１から０へと変化し始め、アクチュエーター２６
によって掛けられるブレーキ力の量を減じる。見積もら
れたスリップ速度が（例えばアイスパッチ等の結果とし
て）予め規定の最大スリップ速度を最終的に超える場合
には、制御装置３４からのアウトプットＫの値は０にな
る。これによって該アクチュエーターによって掛けられ
るブレーキ力が効果的に解放される。該ブレーキ力は、
制御装置３４が望ましい最適なスリップ速度でブレーキ
を供給するために再度該スリップ速度を見積もろうする
直前まで０のままである。

【００２４】制御装置３４はブレーキ制御装置２４から
ＥＮＡＢＬＥ信号を受け取り、ブレーキ動作（例えばパ
イロットブレーキ装置２２の作動）中に作動する。従っ
て、制御装置３４は非ブレーキ動作中には無効化されう
る。

【００２５】システム２０の操作を大まかに説明する
と、パイロットブレーキ装置２２はペダルもしくはそれ
と同等なものを包含している。ブレーキ動作中に、航空
機のパイロットは該ペダル（若しくはそれと同等なも
の）を押してパイロットブレーキ装置１２を作動させ
る。該ペダルの押下げは、制御装置２４に供給される電
気信号（ブレーキトルク命令信号Ｔ_c）へと変換され
る。該命令信号Ｔ_cの値は該ペダルの押下げの度合いを
示し、そして従来のようにパイロットにより要求される
ブレーキ力の量に関連する。制御装置２４は命令信号Ｔ
_cを受け取り、該命令信号Ｔcに関連するブレーキ制御信
号Ｔ_outputをアウトプットする。同時に、制御装置２４
はＥＮＡＢＬＥ信号を介して示差制御装置３４を有効化
する。

【００２６】図３は本発明の例示的な実施態様に準ずる
示差制御装置３４の詳細なブロック図である。制御装置
３４は、図４に関連して更に詳しく説明される乗物媒介
変数見積ブロック５０を包含する。乗物媒介変数見積ブ
ロック５０は、車輪速度センサー３２によって供給され
る測定された車輪速度信号Ｖ_wheelと、通常ブロック５
０を有効化する役割を果たす制御装置２４からのＥＮＡ
ＢＬＥ信号をインプットとして受け取る。さらに、乗物
媒介変数見積ブロック５０は、制御装置３４に包含され
る線制御ブロック５２から送り返される速度制限変更
（ＲＬＭ）信号も受け取る。

【００２７】以下に更に詳しく説明されるように、乗物
媒介変数見積ブロック５０は車輪速度センサー３２のア
ウトプットに基づいて車輪速度と乗物速度を見積もる。
引き続いて、乗物媒介変数見積ブロック５０は見積もら
れたスリップ速度を計算し、そして該見積もられたスリ
ップ速度に基づいて三つの異なるエラー信号を設定す
る。該エラー信号には低速制御信号（ＳＣＳ）と高速制
御信号（ＦＣＳ）とが包含され、それぞれが線制御ブロ
ック５２に対するアウトプットである。三つ目のエラー
信号、車輪止め解放制御信号（ＷＬＲ）とは制御装置３
４に包含される滑り保護ブロック５４に対するアウトプ
ットである。乗物媒介変数見積ブロック５０は、ＥＮＡ
ＢＬＥ信号が掛けられたときそして全ブレーキ動作を通
じて、ＳＣＳ、ＦＣＳおよびＷＬＲ信号のそれぞれの値
を更新且つ維持する。ＲＥＳＥＴ命令（例えば以下に更
に詳しく説明されるようなＲＥＳＥＴ＝１）が滑り保護
ブロック５４から乗物媒介変数見積ブロック５０へと送
られた場合には、ブレーキアセンンブリー２８が瞬間的
に解放され、再度見積もりが計算され、そして処理が続
行される。

【００２８】線制御ブロック５２はＳＣＳおよびＦＣＳ
エラー信号を受け取り、そして０から１の範囲の値をと
る制御信号ｋ１をアウトプットする。ｋ１の特定の値
は、ＳＣＳおよびＦＣＳより求められるように、見積も
られたスリップ速度が最適なブレーキに対する望ましい
スリップ速度にどのくらい近いかということに依存して
いる。滑り保護ブロック５４は、見積もられたスリップ
速度がＷＬＲ信号に基づいて定められる如き予め規定の
最大可能スリップ速度を超えているかどうかということ
に依存して、０か１のどちらかである制御信号ｋ２をア
ウトプットする。線制御ブロック５２および滑り保護ブ
ロック５４の操作に関する詳細は、それぞれ図７と図８
に関連して以下に説明される。制御信号ｋ１およびｋ２
は、それぞれ複合制御信号ｋの値を計算し（ここでｋは
ｋ１ｋ２に等しい）、乗算器５６へとインプットされ
る。

【００２９】図４は乗物媒介変数見積ブロック５０を詳
細に図解している。乗物媒介変数見積ブロック５０は乗
物速度見積ブロック６０と車輪速度見積ブロック６２を
包含する。図５に関連して以下に詳しく説明されるよう
に、車輪速度見積ブロック６２は、車輪速度センサー３
２からのインプットであるＶ_wheel信号に基づく見積も
られたＶ_westをアウトプットとして提供する。乗物速度
見積ブロック６０は図６に関連して以下に詳しく説明さ
れ、そして同じＶ_wheel信号に基づく見積もられた乗物
速度Ｖ_vestをアウトプットする役割を果たす。概して、
乗物速度見積ブロック６０はＶ_wheel信号に対して車輪
速度見積ブロック６２と同じ処理機能を実質的に採用す
る。ブロック６０と６２それぞれにおける処理機能は平
行して実行される。従って、加算器６４が見積もられた
車輪速度Ｖ_westの負の値を見積もられた乗物速度Ｖ_vest
へと加算して見積もられたスリップ速度Ｓ_estを計算す
る時には、各処理機能に導入される車輪速度のノイズは
無効化される。

【００３０】見積もられた乗物速度Ｖ_vestは、乗物媒介
変数見積ブロック５０内に包含される積算器６６、６７
および６８のそれぞれにインプットされる。ブロック５
０内にさらに包含されるのは制御装置３４に関連する予
め規定の定数を記憶しておくためのレジスター７０であ
る。更に詳しくは、レジスター７０は、その内部に望ま
しいスリップ率、高スリップ率、および最大スリップ率
の既定値を表す定数を記録している。ここでスリップ率
とは（乗物速度−車輪速度）／乗物速度で規定される。
この例示的な実施態様において、望ましいスリップ率、
高スリップ率および最大スリップ率の値とは、典型的に
は、それぞれ０.１２、０.１６、および０.２４であ
る。望ましいスリップ率は最適なブレーキを提供するた
めに予め規定されるスリップを表す。高スリップ率は十
分なブレーキがまだ得られる予め規定のスリップ率を表
す。最大スリップ率は横方向の乗物制御を維持する予め
規定の最大スリップ率を表す。

【００３１】最大スリップ率、高スリップ率および望ま
しいスリップ率の値は積算器６６、６７および６８のそ
れぞれにインプットされ、見積もられた乗物速度Ｖ_vest
によって乗じられる。それゆえに、積算器６６、６７お
よび６８はそれぞれ、最大スリップ速度Ｓ_max、高スリ
ップ速度Ｓ_high、および望ましいスリップ速度Ｓ_desir
_edをアウトプットする。ここでスリップ速度は（乗物速
度−車輪速度）によって与えられる。スリップ速度Ｓ
_max、Ｓ_highおよびＳ_desired（Ｓ_max＞Ｓ_high＞Ｓ_d
_esired）は、それぞれ加算器７２、７３および７４にイ
ンプットされる。同時に、加算器６４からアウトプット
された見積もられたスリップ速度Ｓ_estを加算器７２、
７３および７４のそれぞれの負のインプットに供給す
る。加算器７２、７３および７４は、見積もられたスリ
ップ速度Ｓ_estを各スリップ速度Ｓ_max、Ｓ_hi _ghおよびＳ
_desiredから引いて、エラー信号ＷＬＲ、ＦＣＳおよび
ＳＣＳをアウトプットする。ここで：ＷＬＲ＝Ｓ_max−Ｓ_est ＦＣＳ＝Ｓ_high−Ｓ_est ＳＣＳ＝Ｓ_desired−Ｓ_est である。

【００３２】その結果、もし見積もられたスリップ速度
Ｓ_estがスリップ速度Ｓ_maxよりも大きい場合、ＷＬＲは
負の値となる。もし見積もられたスリップ速度Ｓ_estが
スリップ速度Ｓ_maxよりも小さい場合、ＷＬＲは正の値
となる。同様に、スリップ速度Ｓ_estがスリップ速度Ｓ
_highよりも大きい場合、ＦＣＳは負の値となり、スリッ
プ速度Ｓ_estがスリップ速度Ｓ_highよりも小さい場合、
ＦＣＳは正の値となる。最後に、Ｓ_estがスリップ速度
Ｓ_desiredよりも大きい場合、ＳＣＳは負の値となり、
Ｓ_estがスリップ速度Ｓ_desiredよりも小さい場合、ＳＣ
Ｓは正の値となる。

【００３３】図５および図６を簡単に参照すると、車輪
速度見積ブロック６２と乗物速度見積ブロック６０がそ
れぞれ詳しく示されている。ブロック６０と６２はそれ
ぞれ速度制限器でできている。図５に示されるように、
車輪速度見積ブロック６２は測定された車輪速度Ｖ
_wheelをインプットとして受け取る。特に、車輪速度Ｖ
_whe _elは加算器８０にインプットされる。加算器８０
は、測定された車輪速度Ｖ_whee _lを前のサンプル期間か
らの見積もられた車輪速度Ｖ_westと比較する。この二つ
の車輪速度の差は、加算器８０から制限器８２へとアウ
トプットされるエラー信号を表す。制限器８２は、−Ｙ
からＹの範囲に該エラー信号を制限する。Ｙは、一つの
サンプル期間中に車輪が受ける速度における予め規定の
最大変化率を表す。Ｙは、公知の技術を用いて、車輪と
タイヤの質量、および質量慣性モーメントに基づいて計
算されてもよい。

【００３４】制限器８２からアウトプットされる制限さ
れたエラー信号は加算器８４へとインプットされ、前の
サンプル期間からの見積もられた車輪速度Ｖ_westに加算
され、現在見積もられた車輪速度Ｖ_westを提供する。遅
延ブロック８６は見積もられた車輪速度Ｖ_westをインプ
ットとして受け取り、前の値を加算器８０および８４へ
とアウトプットする。従って、車輪速度見積ブロック６
２は、測定された車輪速度Ｖ_wheelに基づいて見積もら
れた車輪速度Ｖ_westを提供する。ブロック６２が、ＲＥ
ＳＥＴ信号が作動している場合（例えばＲＥＳＥＴ＝
１）に加算器８４のアウトプットから見積もられた車輪
速度Ｖ_westを選択的に結合を解消するスイッチ９０を包
含することに注目されたい。その期間中、測定された車
輪速度Ｖ_wh _eelは見積もられた車輪速度Ｖ_westとして直
接提供される。リセット期間は積分器ブロック８６のア
ウトプットが、測定された車輪速度に収束できるほど十
分に長い（例えば、サンプル速度を約１ＫＨｚとして約
１０００分の一秒）。

【００３５】図６を簡単に参照すると、乗物速度見積ブ
ロック６０は基本的に車輪速度見積ブロック６２と同じ
構造を有することが分かる。更に詳しくは、乗物速度見
積ブロック６０は、加算器８０、制限器８２、加算器８
４、積分器ブロック８６、およびリセットスイッチ９０
を包含する。従って、ブロック６０と６２の違いとは以
下に述べることだけである。第一の違いは、ブロック６
０における制限器８２のための制限がＸおよび−Ｘであ
る。ここでＸは乗物が通常のブレーキ条件（例えば、乾
いた路面上でのブレーキ）下において1つのサンプル期
間中に受ける予め規定の最大変化率を表している。例え
ば、乗物（例えば航空機）が加速または減速できる最大
速度を０.６ｇと予め規定することができる。公知のよ
うに、Ｘの値は第一に乗物の全質量に影響される。加算
器８４のアウトプットは見積もられた乗物速度Ｖ_vestを
表す。

【００３６】乗物速度見積ブロック６０における制限器
８２には、ブレーキ操作中にＸの値の変更を準備する速
度制限変更（ＲＬＭ）信号インプットも包含される。図
７に関連して以下に説明されるように、線制御ブロック
５２は、乗物速度見積ブロック６０へとインプットされ
てＸの値を変更するＲＬＭ信号を供給する。もし線制御
ブロック５２が、例えば湿った或いは凍った路面条件の
ためにブレーキを望ましいスリップ速度Ｓ_desired辺り
に維持できなくなった場合には、制限器８２のＸの値は
ＲＬＭの値に基づいて減じられる。例えば、Ｘの値は初
期値に設定され、そしてＲＬＭ信号が０ではない各サン
プル上で制限器８２によって減じられる。同様に、Ｘの
値はＲＬＭ信号が０の各サンプル上で制限器８２によっ
て増加される。例示的な実施態様において、Ｘの値は初
期値として０.０１８（１ＫＨｚのサンプル速度におい
て０.６ｇ）に設定される。ＲＬＭ信号が０から（以下
に説明されるが如き）Ｍまで増加するにつれて、ＲＬＭ
信号の大きさが０でなくなると、Ｘの値が０.０１７、
０.０１６、０.０１５のように次第に減少していく。Ｒ
ＬＭ信号が０のときＸの値はその初期値に向かって次第
に増加される。維持可能な操作点に達したとき、Ｘの値
はその初期値へと効果的に引き戻される。このようにし
て、示差制御装置３４は、ブレーキを望ましいスリップ
速度Ｓ_desire _dで維持できる操作点を効果的に捜し出
す。

【００３７】別の実施態様では、乗物の加速度を測定す
るために包含される加速度計（図示されていない）が、
Ｘの値を変更するための手段を提供する。更に詳しく
は、測定された加速度はＲＬＭ信号の代わりにＸの値に
影響するように用いられる。若しくは、測定された加速
度は制限器８２においてＸの代わりに使用できる。

【００３８】乗物の縦揺れ／横揺れ効果を取り除くため
に、三軸加速度計が使用できる。ブレーキによる減速度
は、（ブレーキ面が水平だと仮定して）重力の加速度か
ら９０度のベクトルとして見ることができる。（各軸か
らの）三つすべての加速度ベクトルの大きさを測定し、
該加速度の絶対的な大きさを計算することによって、重
力を含む、全加速度を表すベクトルが形成される。乗物
の減速度は、全加速度の二乗から重力加速度の二乗を引
いた値の平方根を採ることによって計算できる。非水平
なブレーキ面に対しては補正率を加えてもよい。このよ
うにして得られた乗物の減速度は、制限器８２における
Ｘの値を変更若しくは差し替えるのに用いることができ
る。

【００３９】ブレーキ動作にとって、制限器８２の負の
速度制限だけが必要であるということはできるが、本発
明はインプットの周りに配置された二つの等間隔に離れ
た速度制限を用いる。信号内に存在するノイズは、ガウ
スである幾つかの成分と強い単一周波数含有率を有する
幾つかの成分を有する。ガウスノイズは、有意数のサン
プルに対して正の偏差と負の偏差を同数有する。該信号
における端一端速度制限を用いるとバイアシング（ｂｉ
ａｓｉｎｇ）エラーを起こす可能性があり、望ましくな
い。

【００４０】図７は、線制御ブロック５２を詳細に図示
している。図示されるように、ＦＣＳ信号はブロック５
２内に包含される高速積分器１００にインプットされ
る。ＳＣＳ信号は低速積分器１０２中にインプットされ
る。制御信号ＦＣＳとＳＣＳは、それぞれ正の要素と負
の要素とに分けられ、且つ各要素の大きさは制限されて
いる。個別利得が各構成要素に与えられる。特に、ＦＣ
Ｓ信号は正制限器１０４と負制限器１０６へとインプッ
トされる。正制限器１０４のアウトプットは０からＬｐ
の範囲に限定されており、そして正要素利得増幅器１０
８へとインプットされる。負制限器１０６のアウトプッ
トは０から−Ｌｎの範囲に限定されており、そして示さ
れるように負要素利得増幅器１１０へとインプットされ
る。

【００４１】同様に、ＳＣＳ信号は正制限器１１４と負
制限器１１６へとインプットされる。正制限器１１４の
アウトプットは０からＬｐの範囲に限定されており、そ
して正要素利得増幅器１１８へとインプットされる。負
制限器１１６のアウトプットは０から−Ｌｎの範囲に限
定されており、そして示されるように負要素利得増幅器
１２０へとインプットされる。

【００４２】増幅器１０８と１１０のアウトプットは加
算器１３０によって足し合わされる。加算器１３０のア
ウトプットは、高速積分器１００内に包含される限定積
分器１３４の一部を形成する別の加算器１３２へとイン
プットされる。加算器１３４のアウトプットは、該加算
器１３４のアウトプットを−Ｍから０の範囲に限定する
制限器１３６へとインプットされる。制限器１３６のア
ウトプットは制限器ブロック１３８を介して加算器１３
２のもう一方のインプットへと返される。

【００４３】制限器１３６のアウトプットは、上記に説
明されるように乗物媒介変数見積ブロック５０へと返さ
れるＲＬＭ信号を表す。更に、制限器１３６のアウトプ
ットは、高速積分器１００のアウトプットと低速積分器
１０２のアウトプットとを足し合わせる役目をする加算
器１４０へとインプットされる。理解されるように、Ｆ
ＣＳ信号が正である間、制限器１３６のアウトプットは
０に傾く。ＦＣＳ信号が負になると、制限器１３６のア
ウトプットは−Ｍに傾く。従って、高速積分器１００の
アウトプットは、（前述のように見積もられたスリップ
速度と望ましいスリップ速度との比較に基づいた）ＦＣ
Ｓ信号の値に依って−Ｍと０の間を変化する傾向があ
る。

【００４４】低速積分器１０２に関しては、増幅器１１
８と１２０のアウトプットは加算器１５０によって足し
合わされる。加算器１５０のアウトプットは、低速積分
器１０２内に包含される限定積分器１５４の一部を形成
する別の加算器１５２へとインプットされる。加算器１
５４のアウトプットは、該加算器１５４のアウトプット
を−Ｎから０の範囲に限定する制限器１５６へとインプ
ットされる。制限器１５６のアウトプットは制限器ブロ
ック１５８を介して加算器１５２のもう一方のインプッ
トへと返される。制限器１５６のアウトプットも加算器
１４０へとインプットされる。理解されるように、ＳＣ
Ｓ信号が正である間、制限器１５６のアウトプットは０
に傾く。ＳＣＳ信号が負になると、制限器１５６のアウ
トプットは−Ｎに傾く。従って、高速積分器１００のア
ウトプットは、（前述のように見積もられたスリップ速
度と望ましいスリップ速度との比較に基づいた）ＳＣＳ
信号の値に依って−Ｎと０の間を変化する傾向がある。

【００４５】加算器１４０はまた、高速積分器１００と
低速積分器１０２からのアウトプットと一緒に加算され
る「１」の値もインプットとして受け取る。加算器１４
０のアウトプットは、線制御ブロック５２からのアウト
プットｋ１を表す。

【００４６】理解されるように、制限器１０４、１０
６、１１４および１１６の大きさ制限ＬｐとＬｎの組み
合わせ、および各増幅器１０８、１１０、１１８および
１２０の利得は、高速および低速積分器における制御信
号ＦＣＳとＳＣＳの各成分のスルーレート制限を規定す
る。限定積分器１３４と１５４は複合出力信号ｋ１内の
特定の要素の影響力を規定する。

【００４７】通常高速積分器１００は、好ましくは利得
とブレーキアクチュエーター２６（図２）の応答よりも
速いスルーレート制限を有するように構成されている。
しかしながら、高速積分器１００はまた、そのアウトプ
ットを小さい数値（Ｍ）に制限することによって、より
少ない影響力を有するように設定される。低速積分器１
０２は通常、利得とブレーキアクチュエーター２６の反
応よりも遅いスルーレート制限を有するように設定され
ている。それは、Ｎ（Ｎ＞Ｍ）で定められるように複合
出力信号ｋ１内において最大影響力を有する。アクチュ
エーター２６の応答性能を制限する二つの積分器１００
と１０２を使用することによって、本発明の様々なアク
チュエーターの特徴に対する感度が低下する。

【００４８】出力条件の全範囲に関する制御として、Ｍ
＋Ｎ＝１、若しくは該範囲の１００％が考慮される。従
って、複合出力信号ｋ１は０と１の間を変化してもよ
い。乾いた路面で操作する場合、低速積分器１０２のみ
が通常作動する。ブレーキ面が（例えば凍った或いは濡
れた条件のために）低い摩擦係数を有するとき、高速積
分器１００が複合出力信号ｋ１を増加し始める。更に、
上記で説明されたように、高速積分器１００の出力はＲ
ＬＭ信号として乗物媒介変数見積ブロック５０へと返さ
れる。

【００４９】別の実施態様では、ブレーキ動作中に高速
積分器１００と低速積分器１０２の影響力を変えること
が有用である場合がある。高速積分器１００は通常低速
度において必要とする影響力は低くなる。測定された車
輪速度Ｖ_wheelに比例して制限器１３６においてＭを減
少させ、制限器１５６においてＮを増加させる線制御ブ
ロック５２に、制限変更器を追加することができる。し
かしながら、制御装置の影響力を変化させている間、Ｍ
＋Ｎ＝１の関係は維持されるべきである。

【００５０】図８を参照すると、例示的な実施態様に従
って滑り保護ブロック５４によって実行される処理を表
すフローチャートが提供されている。制御装置３４が初
期化されるときに、滑り保護ブロック５４は、工程１６
０において示されるようにその出力信号ｋ２を１に設定
する。更に工程１６０において、滑り保護ブロック５４
はその出力信号ＲＥＳＥＴを０に設定する。次に、工程
１６２において滑り保護ブロック５４は、ＷＬＲ信号が
乗物媒介変数見積ブロック５０からインプットされたと
きにすでに負の値になっているかどうかを測定する。も
しそうでない場合、見積もられたスリップ速度Ｓ_estは
最大速度Ｓ_maxよりも大きくはないということを示して
おり、滑り保護ブロック５４は工程１６２を介して繰り
返す。

【００５１】もしＷＬＲ信号が工程１６２で測定された
際に負の値であった場合、該処理は、上記で説明された
ように、滑り保護ブロック５４が所定の時間内だけ出力
信号ｋ２の値を０に設定しＲＥＳＥＴ信号の値を１に設
定する工程１６４へと進む。その後、滑り保護ブロック
５４は、出力信号ｋ２の値を徐々に０から１へと移し替
えていく工程１６６へと進む。さらに、ＲＥＳＥＴ信号
は０に設定し直される。その後、操作は示されるように
工程１６２へと戻る。工程１６４においてｋ２の値を０
に設定することによって、滑り保護ブロック５４は増幅
器５６（図３）によってアウトプットされる複合制御信
号ｋを０にする。従って、ブレーキアクチュエーター２
６へのアウトプットＴ_output’は０となり、工程１６４
において設けられる期間中ブレーキを解放する。工程１
６４において１に設定されるＲＥＳＥＴ信号によって、
上記に説明されるように乗物媒介変数見積ブロック５０
はそれ自身をリセットする。ＲＥＳＥＴ信号が０に再設
定された状態のまま工程１６６においてｋ２の値が徐々
に増加していくに連れて、理解されるようにアクチュエ
ーター２６は再起動される。

【００５２】滑り保護ブロック５４はマイクロプロセッ
サのソフトウェア制御を介して実行されてもよく、或い
は複数の別個の要素を用いて実行されてもよい。当業者
らは以下に提供される説明に基づいてこのような実行要
素を作り出すことができる。

【００５３】上記に説明される実施態様において、線制
御ブロック５２からのアウトプットｋ１および滑り保護
ブロック５４からのアウトプットｋ２は０から１までの
範囲である。これらのアウトプットｋ１およびｋ２は乗
じられて、０から１までの範囲にある複合制御信号を形
成する。制御装置３４がブレーキ命令Ｔ_outputに対する
アクセス権を有するブレーキ制御アプリケーションにお
いて、複合信号ｋはブレーキ命令Ｔ_outputによって乗じ
られて変更されたＴ_output’を生じる。ブレーキ命令が
利用できない純粋な滑止めアプリケーションにおいて、
複合信号ｋが滑止めバルブ（図示されていない）を制御
するのに利用されてもよい。そのような場合、複合信号
ｋは該滑止めバルブを運転するためのバルブアクチュエ
ーターユニットの電気的特性に合うように調整しなけれ
ばならない。

【００５４】本発明に従う示差基準制御装置３４は、車
輪速度だけが該制御装置が利用できる情報源である場合
の使用に特に適している。上記に示されるように、加速
度計を利用するというオプションも提示されている。

【００５５】上記に示される示差制御装置３４は、まず
第一に、理解を奨めるために線制御装置等を包含する複
数の別個の要素から成る。しかしながら、ここで説明さ
れる処理の大部分は、プログラムされたマイクロコント
ローラー、マイクロプロセッサー、デジタルシグナルプ
ロセッサー等を介して実行できることは理解されるであ
ろう。従って、理解されるように、本発明はある特定の
構造に制限されることを意図していない。

【００５６】本発明を幾つかの好ましい実施態様に関連
して説明してきたが、同等または変更されたものを本明
細書を読解した際に当業者が思い付くであろうことは明
らかである。例えば、例示的な実施態様では、対応点に
おける初期段階に寄与するように構成されている高速積
分器と低速積分器が利用されている。しかしながら、理
解されるように更に柔軟性を与えるために積分器ループ
を追加利用してもよい。本発明はそのような同等または
変更したもののすべてを包含し、そして以下の請求項の
範囲によってのみ限定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】当該技術分野に周知であるが如き典型的なμス
リップ曲線である。

【図２】本発明による滑止め／車輪止め示差基準制御装
置を包含するブレーキ制御システムのブロック図であ
る。

【図３】本発明による該示差基準制御装置の詳細なブロ
ック図である。

【図４】本発明による乗物媒介変数見積ブロックの詳細
な概略図である。

【図５】本発明による車輪速度見積ブロックの詳細な概
略図である。

【図６】本発明による乗物速度見積ブロックの詳細な概
略図である。

【図７】本発明による線制御処理ブロックの詳細な概略
図である。

【図８】本発明による滑り保護ブロックの操作を表すフ
ローチャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪に掛けられる望ましい量のブレーキ
力を示すブレーキ力命令を受け取るためのインプット、
およびブレーキ力のアウトプット命令に基づいて該車輪
にブレーキ力を与えるブレーキアクチュエーターおよび
アセンブリーに該ブレーキ力アウトプット命令を与える
ためのアウトプットを備えたブレーキ制御機；操作的に
車輪と連結されており、該車輪の速度を測定しそして測
定された車輪速度を示すアウトプット信号を提供するた
めの車輪速度センサー；並びに、該車輪速度センサーの
該アウトプット信号に基づいて車輪速度を見積もるため
の手段、該車輪速度センサーの該アウトプット信号に基
づいて乗物速度を見積もるための手段、見積もられた乗
物速度と見積もられた車輪速度の差を計算して見積もら
れたスリップ速度を得るための手段、および見積もられ
たスリップ速度に基づいてブレーキ制御装置によって車
輪に掛かるブレーキ力を調節するための手段から成る示
差基準制御装置、からなる乗物の車輪に掛かるブレーキ
力を制御するためのシステム。
【請求項２】車輪速度を見積もるための手段と乗物速
度を見積もるための手段は実質的に同一の処理機能を実
行し、そして差を計算する該手段は、無効化されたアウ
トプット信号を介して車輪速度を見積もるための手段と
乗物速度を見積もるための手段とに導入される車輪速度
のノイズを結果として生じる、請求項１のシステム。
【請求項３】車輪速度を見積もるための手段と乗物速
度を見積もるための手段のそれぞれが速度制限器を包含
する、請求項１のシステム。
【請求項４】車輪速度を見積もるための手段に包含さ
れる速度制限器が、サンプル期間中に該車輪速度におい
て発生し得る所定の最大速度変化率に基づいて予め規定
の車輪速度制限を有する制限器を包含する、請求項３の
システム。
【請求項５】乗物速度を見積もるための手段に包含さ
れる速度制限器が、サンプル期間中に該乗物速度におい
て発生し得る所定の最大速度変化率に基づいて予め規定
の乗物速度制限を有する制限器を包含する、請求項３の
システム。
【請求項６】予め規定された乗物速度制限が該スリッ
プ速度に基づいて変更される、請求項５のシステム。
【請求項７】ブレーキ力を調節するための手段は見積
もられたスリップ速度をインプットとして受け取る複数
の制御ループから成り、該制御ループのそれぞれが予め
規定の望ましいスリップ速度において操作を提供する異
なるスルーレートを有する、請求項１のシステム。
【請求項８】ブレーキ力のアウトプット命令を変更す
る際の複数の制御ループのそれぞれの寄与は見積もられ
たスリップ速度の関数として変化する、請求項７のシス
テム。
【請求項９】車輪速度センサーのアウトプット信号に
基づいて車輪速度を見積もるための手段；該車輪速度セ
ンサーのアウトプット信号に基づいて乗物速度を見積も
るための手段；見積もられた乗物速度と見積もられた車
輪速度の差分を計算して見積もられたスリップ速度を得
るための手段；および、見積もられたスリップ速度に基
づいて車輪に掛かるブレーキ力を調節するための制御信
号を提供するための手段、から成る、車輪と連結されて
いる車輪速度センサーによって提供されるアウトプット
信号に基づいて車輪の速度のブレーキ操作を制御するた
めの示差基準制御装置。
【請求項１０】車輪速度を見積もるための手段と乗物
速度を見積もるための手段は実質的に同一の処理機能を
実行し、そして差を計算する手段は、無効化されたアウ
トプット信号を介して車輪速度を見積もるための手段と
乗物速度を見積もるための手段とに導入される車輪速度
のノイズを結果として生ずる請求項９のシステム。
【請求項１１】車輪速度を見積もるための手段と乗物
速度を見積もる該手段のそれぞれが速度制限器を包含す
る、請求項９のシステム。
【請求項１２】車輪速度を見積もるための手段に包含
される速度制限器が、サンプル期間中に該車輪速度にお
いて発生し得る所定の最大速度変化率に基づいて予め規
定の車輪速度制限を有する制限器を包含する、請求項１
１のシステム。
【請求項１３】乗物速度を見積もるための手段に包含
される速度制限器が、サンプル期間中に該乗物速度にお
いて発生し得る所定の最大速度変化率に基づいて予め規
定の乗物速度制限を有する制限器を包含する、請求項１
１のシステム。
【請求項１４】予め規定された乗物速度制限が該スリ
ップ速度に基づいて変更される、請求項１３のシステ
ム。
【請求項１５】車輪に掛けられるブレーキ力の望まし
い量を示すブレーキ力命令を受け取り、そしてブレーキ
力のアウトプット命令に基づいて該車輪にブレーキ力を
与えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに
該ブレーキ力アウトプット命令を提供し；該車輪の速度
を測定し、その測定された車輪速度を示すアウトプット
信号を提供し；該車輪速度センサーのアウトプット信号
に基づいて車輪速度を見積もり；該車輪速度センサーの
アウトプット信号に基づいて乗物速度を見積もり；見積
もられた乗物速度と見積もられた車輪速度の差を計算し
て見積もられたスリップ速度を得；そして、見積もられ
たスリップ速度に基づいて該車輪に掛かるブレーキ力を
調節する、工程から成る乗物の車輪に掛かるブレーキ力
を制御する方法。
【請求項１６】車輪速度と乗物速度を見積もるための
工程は実質的に同一の処理機能を利用し、そして二つの
差を計算する工程は、無効化されたアウトプット信号を
介して車輪速度と乗物速度を見積もるための工程に導入
される車輪速度のノイズを結果として生ずる、請求項１
５の方法。
【請求項１７】車輪速度を見積もるための工程と乗物
速度を見積もるための工程のそれぞれが速度制限器を包
含する、請求項１５の方法。
【請求項１８】車輪速度を見積もるための工程に包含
される速度制限器が、サンプル期間中に該車輪速度にお
いて発生し得る所定の最大速度変化率に基づいて予め規
定の車輪速度制限を有する制限器を使用することを包含
する、請求項１７の方法。
【請求項１９】乗物速度を見積もるための工程に包含
される速度制限器が、サンプル期間中に該乗物速度にお
いて発生し得る所定の最大速度変化率に基づいて予め規
定の乗物速度制限を有する制限器を使用することを包含
する、請求項１７の方法。
【請求項２０】予め該規定された乗物速度制限がスリ
ップ速度に基づいて変更される、請求項１９の方法。
【請求項２１】ブレーキ力を調節するための工程は見積
もられたスリップ速度をインプットとして受け取る複数
の制御ループを使用することから成り、該制御ループの
それぞれが予め規定の望ましいスリップ速度においてブ
レーキ操作を提供する異なるスルーレートを有する、請
求項１５の方法。
【請求項２２】ブレーキ力のアウトプット命令を変更
する際の複数の制御ループのそれぞれの寄与は見積もら
れたスリップ速度の関数として変化する、請求項２１の
方法。