JPH1134842A

JPH1134842A - アンチロックブレーキ制御装置

Info

Publication number: JPH1134842A
Application number: JP19290197A
Authority: JP
Inventors: Koji Umeno; 孝治梅野; Katsuhiro Asano; 勝宏浅野; Hidekazu Ono; 英一小野; Hiroyuki Yamaguchi; 裕之山口; Masaru Sugai; 賢菅井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】励振による左右の駆動輪間の干渉を低減す
る。【解決手段】車輪速度信号を検出する車輪速センサ２
０と、車体と車輪と路面とからなる振動系の共振周波数
でブレーキ圧を微小励振したときのブレーキ圧微小振幅
に対する車輪速度微小振幅の比の微小ゲインＧ_dを演算
する微小ゲイン演算部２２と、ブレーキ圧微小励振信号
と共に微小ゲインＧ_dに基づいてピークμ追従のための
ブレーキ圧低減指令信号を各制御バルブへ出力するＡＢ
Ｓ制御部１０と、いずれかの駆動輪の制御バルブへのブ
レーキ圧微小励振信号の信号線に介在された位相差生成
器３２と、から構成する。ブレーキ圧を微小励振すると
きに、位相差生成器３２により、一方の駆動輪のブレー
キ圧励振信号を、他方の駆動輪に比べて、その位相角度
を９０度遅延させる。これにより、励振により左右の駆
動輪間の干渉が低減され、良好なアンチロックブレーキ
制御性能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレーキ力を微小
励振したときの車輪速度の振動特性の変化に基づいて平
均的なブレーキ力の制御を行うアンチロックブレーキ制
御装置に係り、より詳しくは、左右の駆動輪間の励振位
相を、左右の駆動輪間の干渉が低減するように制御した
アンチロックブレーキ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車輪と路面との間の摩擦係数
μがピーク値を超えて車輪がロック状態に移行する直前
に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させることに
よって、車輪のロックを防止しピークμ値に追従制御す
るアンチロックブレーキ制御装置が提案・実施されてい
る。

【０００３】このようなアンチロックブレーキ制御装置
（以下、「ＡＢＳ装置」という）のうち、正確なピーク
μ追従制御が可能なものとして、車体と車輪と路面とか
ら構成される振動系の共振特性の変化に基づいてブレー
キ力を制御する技術が提案されている（特願平７−２２
０９２０号）。

【０００４】このＡＢＳ装置の１つの具体例によれば、
車体と車輪と路面とから構成される振動系の共振周波数
でブレーキ力を微小励振することにより車輪を微小振動
させ、この励振されたブレーキ圧の微小振幅に対する車
輪速度の微小振幅の比である微小ゲインＧ_dを演算す
る。そして、微小ゲインがピークμ近傍で急激に減少す
る特性を利用し、該微小ゲインＧ_dを予め定められた基
準ゲインＧ_sに一致させるようにブレーキ圧を制御する
ことにより、ピークμ追従を実現している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＡＢＳ装置では、左右の駆動輪のブレーキ力を微小
励振させた場合、次のような問題が発生する。すなわ
ち、左右の駆動輪はドライブシャフトで互いに連結され
ているため、このドライブシャフトを介して一方の振動
が他方へ相互伝達し、左右輪間の干渉を引き起こす。そ
して、この干渉によって、微小ゲインに誤差が生じるた
め、誤ったアンチロックブレーキ制御を行う可能性があ
る。一方、従動輪の場合は、ドライブシャフトで連結さ
れていないため、干渉作用が無く、正確なアンチロック
ブレーキ制御が可能である。

【０００６】本発明は、上記事実に鑑みて成されたもの
で、左右の駆動輪のブレーキ力を微小励振させた場合で
も、左右輪間の非干渉化を図ることにより、駆動輪にお
いても従動輪と同様に正確なアンチロックブレーキ制御
を可能としたアンチロックブレーキ制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、請求項１の発明は、ブレーキ力を微小励振する微小
励振手段を有し、該微小励振手段でブレーキ力を微小励
振したときの車輪速度信号の振動特性の変化に基づい
て、平均的なブレーキ力を制御するアンチロックブレー
キ制御装置において、前記微小励振手段は、左右の駆動
輪のブレーキ力励振指令の位相差を、励振による左右の
駆動輪間の干渉が低減するように所定角度としたことを
特徴とする。（本発明の前提となるアンチロックブレーキ制御の原
理）重量Ｗの車体を備えた車両が車体速度ω_vで走行し
ている時の車輪での振動現象、すなわち車体と車輪と路
面とによって構成される振動系の振動現象を、車輪回転
軸で等価的にモデル化した図４に示すモデルを参照して
考察する。

【０００８】図４のモデルにおいて、ブレーキ力は、路
面と接するタイヤのトレッド１１５の表面を介して路面
に作用するが、このブレーキ力は実際には路面からの反
作用（制動力）として車体に作用するため、車体重量の
回転軸換算の等価モデル１１７はタイヤのトレッドと路
面との間の摩擦要素１１６（路面μ）を介して車輪１１
３と反対側に連結したものとなる。これは、シャシーダ
イナモ装置のように、車輪下の大きな慣性、すなわち車
輪と反対側の質量で車体の重量を模擬することができる
ことと同様である。

【０００９】図４でタイヤリムを含んだ車輪１１３の慣
性をＪ_w、リムとトレッド１１５との間のばね要素１１
４のばね定数をＫ、車輪半径をＲ、トレッド１１５の慣
性をＪ_t、トレッド１１５と路面との間の摩擦要素１１
６の摩擦係数をμ、車体の重量の回転軸換算の等価モデ
ル１１７の慣性をＪ_Vとすると、ホイールシリンダ圧に
より生じるブレーキトルクＴ_b’から車輪速ω_wまでの
伝達特性は、車輪運動の方程式より、

【００１０】

【数１】

【００１１】となる。なお、ｓはラプラス変換の演算子
である。タイヤが路面にグリップしている時は、トレッ
ド１１５と車体等価モデル１１７とが直結されていると
考えると、車体等価モデル１１７とトレッド１１５との
和の慣性と、車輪１１３の慣性とが共振する。すなわ
ち、この振動系は、車輪と車体と路面とから構成された
車輪共振系とみなすことができる。このときの車輪共振
系の共振周波数ω∞は、(1) 式の伝達特性において、 ω∞＝√｛（Ｊ_w＋Ｊ_t＋Ｊ_v）Ｋ／Ｊ_w（Ｊ_t＋Ｊ_v）｝／２π (2) となる。ここで、タイヤと路面との間の摩擦係数μのス
リップ率Ｓ（（車体速度−車輪速度）／車体速度）に対
する特性を図１６に示すと、(2) 式が成立する摩擦状態
は、ピークμに達する前の領域Ａ１に対応する。

【００１２】逆に、タイヤの摩擦係数μがピークμに近
づく場合には、タイヤ表面の摩擦係数μがスリップ率に
対して変化し難くなり、トレッド１１５の慣性の振動に
伴う成分は車体等価モデル１１７に影響しなくなる。つ
まり等価的にトレッド１１５と車体等価モデル１１７と
が分離され、トレッド１１５と車輪１１３とが共振を起
こすことになる。このときの車輪共振系は、車輪と路面
とから構成されているとみなすことができ、その共振周
波数ω∞’は、(2) 式において、車体等価慣性Ｊ_vを０
とおいたものと等しくなる。すなわち、 ω∞' ＝√｛（Ｊ_w＋Ｊ_t）Ｋ／Ｊ_wＪ_t）｝／２π (3) となる。この状態は、図１６では、ピークμ近傍の領域
Ａ２に対応する。なお、ピークμを越えてブレーキ制動
されると、領域Ａ３に瞬時に移行し、タイヤがロックさ
れる。

【００１３】(2) 式と(3) 式とを比較し、車体等価慣性
Ｊ_vが車輪慣性Ｊ_w、トレッド慣性Ｊ_tより大きいと仮
定すると、(3) 式の場合の車輪共振系の共振周波数ω
∞’は(2) 式のω∞よりも高周波数側にシフトすること
になる。

【００１４】従って、車輪共振系の振動特性の変化を反
映する物理量に基づいて、車輪と路面との間の摩擦状態
を判定することが可能となる。

【００１５】そこで、本発明では、微小励振手段により
ブレーキ力を微小励振する。この励振により、車輪速度
に振動成分が現れるが、この車輪速度の振動特性には、
上記車輪共振系の振動特性が反映される。従って、車輪
速度の振動特性に基づいて、車輪に作用する平均的なブ
レーキ力を制御することにより、車輪と路面との間の摩
擦状態を制御できる。例えば、領域Ａ２の摩擦状態のと
きの車輪速度の振動特性を維持するように平均的なブレ
ーキ力を制御すれば、ピークμ追従制御が可能となる。（本発明の原理）以下に、測定結果に基づいて、本発明
の原理を説明する。なお、本発明は、この測定結果や測
定で用いられた手段に限定されるものではない。

【００１６】本発明の微小励振手段が、ブレーキ圧（ホ
イールシリンダ圧）を微小励振することにより車輪に作
用するブレーキ力を微小励振する場合を例にすると、ブ
レーキ圧の微小振動が、車輪速度の振動成分となって現
れる際に、この車輪速度振動は、ブレーキ圧の微小励振
振動より、ある位相角度だけ遅れて伝達する。

【００１７】ここで、微小励振されたブレーキ圧から車
輪速度振動までの位相角度の測定結果を図１０の表に示
す。

【００１８】図１０の表によれば、左右の従動輪につい
てブレーキ力励振指令の位相差を、同相（０度）とした
ときの左右の従動輪の車輪速度振動の位相角度が路面状
態毎（高μ路、中μ路、低μ路）にそれぞれ示されてい
る。この位相関係は、図１２のベクトル図によって表さ
れる。ただし、図１２では、左右輪でのブレーキ圧微小
振動をＰbl、Ｐbrとし、左右輪の車輪速度振動をω_l、
ω_rとしている（後述する図１３、図１４においても同
様）。なお、ブレーキ力励振指令を同相とした場合、本
来、ブレーキ圧の微小振動ＰblとＰbrとは、同位相にな
るはずであるが、信号サンプリング時のデータ取り込み
順序の違い等に起因して、ＰblとＰbrとの位相差が２０
度〜３０度となっている（後述する図１３、図１４にお
いても同様）。

【００１９】また、図１０の表によれば、左右の駆動輪
についてブレーキ力励振指令の位相差を、同相（０
度）、９０度、逆相（１８０度）とした場合の、左右の
駆動輪の車輪速度振動の位相角度が路面状態毎（高μ
路、中μ路、低μ路）にそれぞれ示されている。このう
ちブレーキ力励振指令の位相差が９０度のときの位相関
係は、図１３により表される。

【００２０】図１０の測定結果に示されるように、ブレ
ーキ力励振指令の位相差を９０度としたときの駆動輪に
ついての位相角度が、各路面において、励振伝達による
干渉の存在しない従動輪についての位相角度に最も近く
なっていることがわかる。干渉が存在した場合、相手車
輪からの励振振動により車輪速度振動の位相がずれるの
で、図１０の測定結果は、ブレーキ力励振指令の位相差
を好適に設定することにより、駆動輪の干渉を低減でき
ることを示している。

【００２１】そこで、本発明では、左右の駆動輪のブレ
ーキ力励振指令の位相差を、励振による左右の駆動輪間
の干渉が低減するように所定角度とする。これにより、
車輪速度の振動特性において干渉の影響が低減され、駆
動輪においても従動輪とほぼ同様に正確なアンチロック
ブレーキ制御が可能となる。ここで、この所定角度は、
車輪共振系の特性などに応じて任意好適に定められるも
のである。

【００２２】なお、図１０の測定結果をふまえ、前記所
定角度を、９０度又は９０度近傍の位相角度、或いは１
８０度又は１８０度近傍の位相角度としても良い。

【００２３】また、本発明は、前記微小励振手段でブレ
ーキ力を微小励振したときの左右の駆動輪の車輪速度信
号の相関を演算する相関演算手段と、前記相関演算手段
により演算された相関が低減するように、左右の駆動輪
の車輪速度信号の位相を各々補正する位相補正手段と、
をさらに加えることができる。

【００２４】この実施態様では、前記相関演算手段が、
前記微小励振手段でブレーキ力を微小励振したときの左
右の駆動輪の車輪速度信号の相関を演算する。この相関
（の絶対値）は、干渉が大きくなるほど増大し、干渉が
小さくなるほど減少するので、干渉の程度を表す物理量
と考えることができる。

【００２５】そこで、前記位相補正手段が、前記相関演
算手段により演算された相関（の絶対値）が低減するよ
うに、左右の駆動輪の車輪速度信号の位相を各々補正す
る。そして、位相補正された左右の駆動輪の車輪速度信
号の振動特性の変化に基づいて、少なくとも左右の駆動
輪に作用する平均的なブレーキ力が制御される。なお、
ここでいう平均的なブレーキ力とは、ブレーキ力の微小
振動成分を平均化したときのブレーキ力をいう。

【００２６】このように本実施態様では、左右の駆動輪
のブレーキ力励振指令の位相差を所定角度とすると共
に、実際にドライブシャフトを介して伝達する車輪速度
の振動成分の位相を、干渉の程度を表す相関を低減させ
るように補正するので、さらに車輪速度の振動特性から
干渉の影響を除去することができ、より正確なアンチロ
ックブレーキ制御が可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態では、上記共
振周波数の変化を反映する物理量として、以下のような
微小ゲインＧ_dを導入する。

【００２８】まず、車輪と車体と路面とからなる振動系
の共振周波数ω∞（(2) 式) でブレーキ圧Ｐ_bを微小励
振すると、車輪速度ω_wも平均的な車輪速度の回りに共
振周波数ω∞で微小振動する。ここで、このときのブレ
ーキ圧Ｐ_bの共振周波数ω∞の微小振幅をＰ_v、車輪速
度の共振周波数ω∞の微小振幅をω_wvとした場合、微小
ゲインＧ_dをＧ_d＝ω_wv／Ｐ_v (4) とする。なお、この微小ゲインＧ_dを、ブレーキ圧Ｐ_b
に対する車輪速ω_wの比（ω_w／Ｐ_b）の共振周波数ω
∞の振動成分とみなし、Ｇ_d＝（（ω_w／Ｐ_b）｜ｓ＝ｊω∞） (5) と表すこともできる。

【００２９】この微小ゲインＧ_dは、(5) 式に示すよう
に（ω_w／Ｐ_b）の共振周波数ω∞の振動成分であるの
で、摩擦状態がピークμ近傍の領域に至ったとき、共振
周波数がω∞’にシフトするため急激に減少する。これ
は、ピークμ近傍で路面μ勾が零近傍に減少することと
対応している。

【００３０】以下に、本発明のＡＢＳ装置の各実施の形
態を図面に基づいて詳細に説明する。（第１の実施の形態）図１には、本発明の第１の実施の
形態に係るＡＢＳ装置を、車両に適用した場合の構成ブ
ロック図が示されている。

【００３１】図１に示すように、本実施の形態のＡＢＳ
装置は、右前輪（ＦＲ）、左前輪（ＦＬ）、右後輪（Ｒ
Ｒ）、左後輪（ＲＬ）の各車輪に作用するブレーキ力を
それぞれ制御するための制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５
２ｃ，５２ｄと、各車輪の車輪速度信号ω_i（ｉは車輪
番号：i=1,2,3,4 ）をそれぞれ出力する車輪速センサ２
０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、検出された車輪速度
信号ω_iから微小ゲインＧ_d1，Ｇ_d2，Ｇ_d3，Ｇ_d4をそれ
ぞれ演算する微小ゲイン演算部２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄと、所定条件の成立により各車輪のブレーキ
圧微小励振信号Ｐ _v1，Ｐ_v2，Ｐ_v3，Ｐ_v4を出力すると共
に、ブレーキ圧微小励振時に演算された微小ゲインＧ_di
に基づいて、各制御バルブのブレーキ圧低減指令信号Ｐ
_r1，Ｐ_r2，Ｐ_r3，Ｐ_r4を演算出力するＡＢＳ制御部１０
と、から構成される。

【００３２】このうち各制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５
２ｃ，５２ｄには、各車輪のブレーキディスク３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ，３０ｄへブレーキ圧を印加するための
ホイールシリンダ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄがブ
レーキ油圧配管を介してそれぞれ接続されている。

【００３３】また、図１では、前輪が従動輪、後輪が駆
動輪とされており、このため、駆動輪である左右の後輪
はドライブシャフトを介して互いに連結されている。こ
れに対応して、ＡＢＳ制御部１０から左後輪の制御バル
ブ５２ｄへ至る、左後輪のブレーキ圧励振信号Ｐ_v4の信
号線には、該信号の位相を、信号Ｐ_v3の位相に対し所定
時間ΔＴ（所定角度Δθ）ずらすための位相差生成器３
２が介在されている。なお、ＡＢＳ制御部１０から出力
された直後のブレーキ圧微小励振信号Ｐ_v3とＰ _v4とが同
位相であるときには、この位相差生成器３２を、所定時
間ΔＴだけ遅延させる遅延器により実現できる。

【００３４】ここで、微小ゲイン演算部２２の詳細な構
成を図５を用いて説明する。図５に示すように、微小ゲ
イン演算部２２は、平均ブレーキ圧の回りに車体と車輪
と路面とから構成される振動系の共振周波数ω∞（(2)
式）でブレーキ圧を微小励振したときの、車輪速度ω_i
の共振周波数ω∞での微小振幅（車輪速微小振幅ω_wv）
を検出する車輪速微小振幅検出部４０と、共振周波数ω
∞のブレーキ圧の微小振幅Ｐ_vを検出するブレーキ圧微
小振幅検出部４２と、検出された車輪速微小振幅ω_wvを
ブレーキ圧微小振幅Ｐ_vで除算することにより微小ゲイ
ンＧ_dを出力する除算器４４と、から構成される。

【００３５】ここで、車輪速微小振幅検出部４０は、共
振周波数ω∞の振動成分を抽出するフィルタ処理を行う
図６のような演算部として実現できる。例えば、この振
動系の共振周波数ω∞が４０［Ｈｚ］程度であるので、
制御性を考慮して１周期を２４［ｍｓ］、約４１．７
［Ｈｚ］に取り、この周波数を中心周波数とする帯域通
過フィルタ７５を設ける。このフィルタにより、車輪速
度信号ω_iから約４１．７［Ｈｚ］近傍の周波数成分の
みが抽出される。さらに、このフィルタ出力を全波整流
器７６により全波整流、直流平滑化し、この直流平滑化
信号から低域通過フィルタ７７によって低域振動成分の
みを通過させることにより、車輪速微小振幅ω_wvを出力
する。

【００３６】なお、周期の整数倍、例えば１周期の２４
［ｍｓ］、２周期の４８［ｍｓ］の時系列データを連続
的に取り込み、４１．７［Ｈｚ］の単位正弦波、単位余
弦波との相関を求めることによっても車輪速微小振幅検
出部４０を実現できる。

【００３７】また、制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２
ｃ、５２ｄによるブレーキ圧の制御は、これらの制御バ
ルブ５２回りに構成されたブレーキ部により実現するこ
とができる。ここで、このブレーキ部の詳細な構成を図
７に示す。なお、図７では、１つの制御バルブ５２につ
いて示す。

【００３８】図７に示すように、ブレーキ部１６は、制
御バルブ５２以外に、マスタシリンダ４８、ホイールシ
リンダ５６、リザーバー５８及びオイルポンプ６０を備
えている。

【００３９】このうちブレーキペダル４６は、ブレーキ
ペダル４６の踏力に応じて増圧するマスタシリンダ４８
を介して制御バルブ５２の増圧バルブ５０へ接続されて
いる。また、制御バルブ５２は、減圧バルブ５４を介し
て低圧源としてのリザーバー５８へ接続されている。さ
らに、制御バルブ５２には、該制御バルブによって供給
されたブレーキ圧をブレーキディスクに加えるためのホ
イールシリンダ５６が接続されている。この制御バルブ
５２は、ドライバの踏力によるブレーキ圧Ｐ_dを供給す
ると共に、入力されたバルブ動作指令（Ｐ_r＋Ｐ_v）に
基づいて増圧バルブ５０及び減圧バルブ５４の開閉を制
御する。

【００４０】なお、この制御バルブ５２が増圧バルブ５
０のみを開くように制御されると、ホイールシリンダ５
６の油圧（ホイールシリンダ圧）は、ドライバがブレー
キペダル４６を踏み込むことによって得られる圧力に比
例したマスタシリンダ４８の油圧（マスタシリンダ圧）
まで上昇する。逆に減圧バルブ５４のみを開くように制
御されると、ホイールシリンダ圧は、ほぼ大気圧のリザ
ーバ５８の圧力（リザーバ圧）まで減少する。また、両
方のバルブを閉じるように制御されると、ホイールシリ
ンダ圧は保持される。

【００４１】ホイールシリンダ５６によりブレーキディ
スクに加えられるブレーキ力（ホイールシリンダ圧に相
当）は、マスタシリンダ４８の高油圧が供給される増圧
時間、リザーバー５８の低油圧が供給される減圧時間、
及び供給油圧が保持される保持時間の比率と、圧力セン
サ等により検出されたマスタシリンダ圧及びリザーバー
圧とから求められる。

【００４２】従って、制御バルブ５２の増減圧時間をマ
スタシリンダ圧に応じて制御することにより、所望のブ
レーキトルクを実現することができる。そして、ブレー
キ圧の微小励振は、平均ブレーキ力を実現する制御バル
ブ５２の増減圧制御と同時に共振周波数に対応した周期
で増圧減圧制御を行うことにより可能となる。

【００４３】具体的な制御の内容として、図８に示すよ
うに、微小励振の周期（例えば２４［ｍｓ］）の半周期
Ｔ／２毎に増圧と減圧のそれぞれのモードを切り替え、
バルブへの増減圧指令は、モード切り替えの瞬間から増
圧時間ｔ_i、減圧時間ｔ_rのそれぞれの時間分だけ増圧
・減圧指令を出力し、残りの時間は、保持指令を出力す
る。平均ブレーキ力は、マスタシリンダ圧に応じた増圧
時間ｔ_iと減圧時間ｔ _rとの比によって定まると共に、
共振周波数に対応した半周期Ｔ／２毎の増圧・減圧モー
ドの切り替えによって、平均ブレーキ力の回りに微小振
動が印加される。

【００４４】なお、ブレーキ圧微小振幅Ｐ_vは、マスタ
シリンダ圧、図８に示したバルブの増圧時間ｔ_iの長
さ、及び減圧時間ｔ_rの長さによって所定の関係で定ま
るので、図５のブレーキ圧微小振幅検出部４２は、マス
タシリンダ圧、増圧時間ｔ_i及び減圧時間ｔ_rからブレ
ーキ圧微小振幅Ｐ_vを出力するテーブルとして構成する
ことができる。

【００４５】次に、第１の実施の形態の作用を説明す
る。ＡＢＳ制御部１０が、所定条件の成立により各車輪
のブレーキ圧微小励振信号Ｐ_v1，Ｐ_v2，Ｐ_v3，Ｐ_v4を、
制御バルブ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄへ各々出力
する。これにより、各車輪のブレーキ圧が共振周波数ω
∞で微小励振される。なお、この所定条件として、通常
のＡＢＳ開始条件、例えば、ドライバがブレーキペダル
を踏み込み、かつ車輪減速度が一定値を越えた条件など
が挙げられる。

【００４６】ブレーキ圧が微小励振されると、励振され
た第ｉ輪の微小ゲイン演算部２２が、第ｉ輪の微小ゲイ
ンＧ_diを演算する。演算された微小ゲインＧ_diは、ＡＢ
Ｓ制御部１０へそれぞれ入力される。ここで、既に述べ
たように車輪と路面との間の摩擦状態がピークμに近づ
くにつれ、共振周波数は高周波数側に移行するので、微
小ゲインの値は減少していく。

【００４７】そこで、ＡＢＳ制御部１０では、各車輪の
微小ゲインＧ_diと、予め定められた基準ゲインＧ_sとを
それぞれ比較し、ある車輪の微小ゲインＧ_diが基準ゲイ
ンＧ _s以下となったとき、ピークμ直前の状態とみなし
て、当該車輪の制御バルブに対し、直ちに平均ブレーキ
力を低減する指令Ｐ_rを出力する。なお、この基準ゲイ
ンＧ_sは、ピークμ直前の状態における微小ゲインの値
として設定されたものである。

【００４８】このブレーキ力の低減指令Ｐ_rにより、図
１５に示すように、ドライバの踏力に対応するブレーキ
力Ｐ_dから、指令Ｐ_rに対応したブレーキ力分が低減さ
れ、Ｐ_dより小さい平均ブレーキ力Ｐ_mの状態となる。
これにより、ピークμを越えてブレーキ制動されること
によるタイヤロックを防止できる。なお、図１５では、
この平均ブレーキ力Ｐ_mの回りにも励振指令Ｐ_vに対応
した励振成分が重畳されており、この状態においても微
小ゲインに基づく判定が行われる。

【００４９】ところで、この励振指令のうち、左後輪の
ブレーキ圧励振信号Ｐ_v4の位相は、位相差生成器３２に
よって、右後輪のブレーキ圧励振信号Ｐ_v3の位相に対し
所定時間ΔＴ（所定角度Δθ）ずらされてから制御バル
ブ５２ｄへ入力される。ここで、各車輪のブレーキ圧励
振信号の増圧減圧２モード切り替えの信号波形例を図９
（図８の下図に相当）に示す。

【００５０】図９に示すように、各車輪のブレーキ圧励
振信号は、微小励振の周期（例えば２４［ｍｓ］）の半
周期Ｔ／２毎に増圧と減圧のそれぞれのモードを切り替
え出力されるが、従動輪である右前輪と左前輪の励振信
号は、同位相で各々出力され、駆動輪である右後輪と左
後輪の励振信号は、Δθ（＞０）の位相差で各々出力さ
れている。この図９の例では、ブレーキ圧励振信号Ｐ_v4
は、ブレーキ圧励振信号Ｐ_v3より、Ｔ／４時間遅延され
ており、これを角度換算すると位相差Δθ＝９０度とな
る。

【００５１】このように本実施の形態では、左右の駆動
輪のブレーキ圧励振信号の位相差を９０度に設定してい
るので、図１０の表に示すように、駆動輪でのブレーキ
圧の励振信号と車輪速振動成分との位相差が、干渉の無
い従動輪でのその位相差に近づくことになる。このこと
は、ドライブシャフトで連結された左右の後輪間の干渉
が軽減されたことを意味している。実際、本実施の形態
では、左右の駆動輪間の干渉が軽減されるので、上記の
ようなアンチロックブレーキ動作を誤動作することなく
実行することができる。

【００５２】なお、ＡＢＳ制御部１０のＡＢＳ制御方法
は、任意好適に変更可能である。例えば、次式のΔＧを
零に一致又は略一致するように制御バルブ５２を制御す
るようにしても良い。

【００５３】

【数２】

【００５４】上式によれば、ピークμを越えて微小ゲイ
ンＧ_dがＧ_sより小さくなると、ΔＧの負値が急激に大
きくなる。すなわち、感度が高くなるため、タイヤロッ
クに陥る可能性を回避しつつ、ピークμを維持する制御
をより高精度に行うことができる。（第２の実施の形態）第１の実施の形態では、制御バル
ブへのブレーキ圧励振信号の位相差を、所定角度Δθに
設定することにより、左右の駆動輪間の干渉を防止する
ようにしたが、実際にドライブシャフトを伝達して干渉
を引き起こすのは、ブレーキ圧励振ではなく車輪共振系
の振動成分（車輪速度振動成分）である。従って、ブレ
ーキ圧励振信号の位相差と共に左右の駆動輪の車輪速度
振動成分の位相差を、上記所定角度に維持することによ
り、さらに干渉を軽減することができる。これを第２の
実施の形態として以下に説明する。

【００５５】図２には、本発明の第２の実施の形態に係
るＡＢＳ装置の構成ブロック図が示されている。なお、
第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を
付して詳細な説明を省略し、異なる構成のみ説明する。

【００５６】図２に示すように、右後輪の車輪速センサ
２０ｃ及び左後輪の車輪速センサ２０ｄと、微小ゲイン
演算部２２ｃ及び微小ゲイン演算部２２ｄとの間には、
車輪速度信号ω₃、ω₄の位相差を所定角度Δθ（９０
度）に補正するための位相補正部３３が設けられてい
る。すなわち、第１の実施の形態では、制御バルブへの
ブレーキ圧励振信号の位相差を、９０度に設定するのみ
であったが、第２の実施の形態では、ブレーキ圧励振信
号の位相差を９０度に設定すると共に、残存した干渉波
による車輪速度振動成分の位相ずれを補正することによ
り、さらに正確に車輪速度振動成分の位相差を９０度付
近に制御するものである。

【００５７】次に、図２の位相補正部３３の詳細な構成
例を、図３（ａ）のブロック図に示す。なお、図３
（ａ）（後述する図３（ｂ）でも同様）では、右駆動輪
の車輪速度信号をω_r（図２では、ω₃）、左駆動輪の
車輪速度信号をω_l（図２では、ω₄）としている。

【００５８】図３（ａ）に示すように、位相補正部３３
は、入力された相関係数に基づいて、車輪速度信号
ω_r、ω_lから相手車輪の干渉成分を除去した信号
ω_r’、ω_l’を演算する位相補正演算器３４と、周期
Ｔの間に演算されたω_r’の時系列データ、及びω_l’
の時系列データをそれぞれ格納するメモリ３６、３７
と、このメモリに格納されているω_r’の時系列データ
とω_l’の時系列データとの間の相関係数ｃｏｓφを演
算（内積演算）する相関演算器３５と、から構成されて
いる。また、相関演算器３５の出力端には、位相補正演
算器３４が接続されており、相関演算器３５により演算
された相関係数ｃｏｓφが位相補正演算器３４へ入力さ
れる。

【００５９】次に、第２の実施の形態の作用を説明す
る。なお、第１の実施の形態と同様の作用部分は説明を
省略し、異なる作用部分についてのみ説明する。

【００６０】ブレーキ圧が微小励振され、左右の駆動輪
の車輪速センサ２０ｃ、２０ｄから車輪速度信号ω
_r（図２のω₃）、ω_l（図２のω₄）がそれぞれ出力
される。このとき、左右の駆動輪の車輪速度信号ω_r、
ω_lは、次式によって表せる。

【００６１】 ω_r＝√２ａ_rｓｉｎ２πｆｔ (6) ω_l＝√２ａ_lｓｉｎ（２πｆｔ＋φ） (7) ただし、ａ_rは右駆動輪の車輪速度振幅値、ａ_lは左駆
動輪の車輪速度振幅値である。また、ｆはブレーキ圧微
小励振の共振周波数であり、上記第１の実施の形態での
例の場合、ｆ＝４１．７［Ｈｚ］となる。そして、φは
左右の駆動輪間の車輪速度微小振動の位相差である。

【００６２】(6) 、(7) 式の車輪速度信号ω_r、ω_lが
図２の位相補正部３３に入力されると、図３の位相補正
演算器３４は、まず、無補正で車輪速度信号ω_r、ω_l
をそのまま出力する。出力された車輪速度信号ω_r、ω
_lの時系列データは、メモリ３６、３７に順次、格納さ
れていく。

【００６３】周期Ｔ分の時系列データが、メモリ３６、
３７に蓄積されると、相関演算器３５は、蓄積された車
輪速度信号ω_r、ω_lの周期Ｔ分の時系列データに対し
て以下のような相関演算を実行する。

【００６４】

【数３】

【００６５】なお、(8) 式は、車輪速度信号ω_r、ω_l
がアナログデータであるときの演算式であるが、車輪速
度信号ω_r、ω_lがデジタルデータであるときは、当
然、(8) 式は、サンプリング周期τ毎のω_r、ω_lのデ
ジタルデータに基づいて離散化したものとなる。後者の
デジタルデータを用いる場合、位相補正演算器３４への
入力前に、図示しないＡＤ変換器で車輪速センサからの
車輪速度信号をＡＤ変換しておく。

【００６６】(8) 式により演算された相関係数ｃｏｓφ
は、干渉が無ければｃｏｓφ＝０となり、干渉があれ
ば、この干渉の程度に対応した値をとる。この演算され
た相関係数ｃｏｓφは、干渉の程度を表す干渉量とし
て、位相補正演算器３４へ入力される。

【００６７】次に、位相補正演算器３４は、相関係数ｃ
ｏｓφが入力されると、メモリ３６、３７に蓄積されて
いた車輪速度信号ω_r、ω_lの時系列データを読み出
し、個々の時系列データに対し、次式の演算を順次、実
行し、補正後の車輪速度信号ω _r’、ω_l’の時系列デ
ータを再びメモリ３６、３７へ各々出力する。

【００６８】

【数４】

【００６９】ただし、デジタルデータを用いた場合、
(9) 、(10)式の右辺は、サンプリング番号が同一のデー
タ間の演算であるとする。

【００７０】(9) 、(10)式に示すように、車輪速度信号
ω_r、ω_lから、相関係数ｃｏｓφの１／２の因子Ｇを
乗じた相手車輪の車輪速度信号をそれぞれ減算すること
により、相手車輪の振動による干渉の影響を排除した車
輪速度信号ω_r’、ω_l’を得ている。

【００７１】このように補正された車輪速度信号
ω_r’、ω_l’の時系列データは、メモリ３６、３７へ
格納され、周期Ｔ分のデータが蓄積されると、再び相関
演算器３５が、車輪速度信号ω_r’、ω_l’の時系列デ
ータに対し、(8) 式の相関演算を実行することで相関係
数ｃｏｓφを求める。

【００７２】演算された相関係数ｃｏｓφが０でない値
であるとき、すなわち、補正後の車輪速度信号ω_r’、
ω_l’に干渉の影響が残存しているときは、ω_r’、ω
_l’の時系列データに対し再び位相補正演算器３４によ
る補正演算を実行する。このように相関係数ｃｏｓφが
０に一致するまで、同様の演算を繰り返し実行すること
で、干渉の影響が完全に排除された車輪速度信号に逐
次、近づけていく。なお、補正後の車輪速度信号は、結
果的に位相角φ＝９０度（ｃｏｓφ＝０）に近づいてい
くことになる。

【００７３】そして、演算された相関係数ｃｏｓφが０
となったとき、すなわち、補正後の車輪速度信号
ω_r’、ω_l’に干渉の影響が完全に無くなったとき
は、次の位相補正演算器３４による補正演算を実行する
ことなく、メモリ３６、３７に格納されている車輪速度
信号ω_r’、ω_l’の時系列データを微小ゲイン演算部
２２ｃ、２２ｄへ各々出力する。勿論、(9) 、(10)式に
よる補正演算を１度も行なわない最初の車輪速度信号ω
_r、ω_lの相関係数が０であったときは、この時系列デ
ータを直ちに微小ゲイン演算部へ出力する。なお、位相
補正部３３では、新たに位相補正演算器３４に入力され
た車輪速度信号ω_r、ω_lの時系列データに対し、上記
と同様の演算を実行していく。

【００７４】位相補正された車輪速度信号が入力された
微小ゲイン演算部では、干渉の影響の無い（或いは軽減
された）微小ゲインＧ_dを演算することが可能となる。
すなわち、単に制御バルブへのブレーキ圧励振信号の位
相差を９０度に設定するのみであった第１の実施の形態
と比較して、第２の実施の形態では、残存する干渉等に
起因する車輪速度振動間の位相差のずれを補正すること
で干渉の影響をさらに軽減できるので、駆動輪のブレー
キ力の制御を、より高精度に実行することができる。

【００７５】ここで、位相補正部２２による位相補正前
と位相補正後の駆動輪の車輪速度信号の位相角度の違い
を図１１の表に示す。なお、図１１では、左右の駆動輪
のブレーキ圧励振信号の位相差は９０度となっており、
この駆動輪についての位相補正後の位相関係は、図１４
により表される。また、比較のため示した従動輪のデー
タは、図１０の表のデータと全く同じである。

【００７６】図１１の表に示すように、位相補正後にお
けるブレーキ圧から車輪速度信号までの位相は、位相補
正前と比較して、従動輪の位相に近くなっている（表の
下線部）。すなわち、駆動においても従動輪と同様なブ
レーキ圧微小励振によるＡＢＳ制御性能を得ることがで
きる。

【００７７】なお、上記例では、相関係数ｃｏｓφが０
に一致するまで位相補正を行ったが、高速化のため、相
関係数ｃｏｓφの絶対値が０近傍の一定値以下となった
ときや、(9) 、(10)式の位相補正演算の回数が一定回数
に達したときに、干渉の影響が軽減されたとみなして、
この時点まで補正された車輪速度信号ω_r’、ω_l’の
データを微小ゲイン演算部へ出力するようにしても良
い。

【００７８】ここで、位相補正演算の回数を１回に限定
するときは、位相補正部３３を図３（ｂ）のように構成
することもできる。図３（ｂ）の構成では、位相補正演
算器３４の入力端の前段に、入力された車輪速度信号ω
_r、ω_lの時系列データを格納するメモリ３８、３９を
設ける。そして、相関演算器３５が、メモリ３８、３９
の時系列データから相関係数ｃｏｓφを演算すると、位
相補正演算器３４は、メモリ３８、３９のデータに対
し、(9) 、(10)式の位相補正演算を実行し、補正された
車輪速度信号ω_r’、ω_l’の時系列データを、直ちに
微小ゲイン演算部へ出力する。

【００７９】以上が本発明の各実施の形態であるが、本
発明は、上記例にのみ限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において任意好適に変更可能
である。

【００８０】例えば、上記各実施の形態では、前輪が従
動輪、後輪が駆動輪の車両を例にしたが、前輪が駆動
輪、後輪が従動輪の車両や４輪駆動車にも本発明を適用
できる。この場合、図１、図２の位相差生成器３２や図
２の位相補正部３３を、駆動輪側に対応付けて配置する
（４輪駆動車の場合は、前輪、後輪側とも配置する）。

【００８１】また、実施の形態では、微小ゲインＧ_dが
Ｇ_sに一致するようにブレーキ力を制御するＡＢＳ装置
を例にしたが、本発明は、これに限定されるものではな
く、ブレーキ圧を微小励振したときの車輪共振系の共振
特性の変化に基づいてブレーキ力を制御するすべてのＡ
ＢＳ装置に適用可能である。このようなＡＢＳ装置とし
て、例えば、特願平７−２２０９２０号の明細書に記載
のように、共振周波数を検出し、この共振周波数が基準
値以上の周波数に変化したとき、ピークμ直前の状態と
みなしてブレーキ力を制御する装置や、ブレーキ圧微小
振幅が一定となるように制御し、微小ゲインＧ_dの代わ
りに車輪速度微小振幅値を用いる装置などが挙げられ
る。

【００８２】また、ブレーキ圧の微小励振手段を、実施
の形態では、制御バルブへの増圧減圧時間の調整により
実現したが、本発明は、これに限定されるものではな
く、励振指令に応じて伸縮する圧電アクチュエータによ
りブレーキディスクに直接ブレーキ圧を加える手段を用
いることもできる。また、制動力・駆動力を電気的に制
御できる電気自動車の場合、電気的な制御により車輪速
度に微小励振を印加することも可能である。

【００８３】さらに、実施の形態では、ブレーキ圧の励
振信号の位相差Δθを９０度としたが、本発明は、この
角度に限定されるものではなく、車輪共振系の特性に応
じて任意好適に変更可能である。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
左右の駆動輪のブレーキ力励振指令の位相差を、励振に
よる左右の駆動輪間の干渉が低減するように所定角度と
したので、車輪速度の振動特性において干渉の影響が低
減され、駆動輪においても従動輪とほぼ同様に正確なア
ンチロックブレーキ制御が可能となる、という優れた効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンチロック
ブレーキ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るアンチロック
ブレーキ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る位相補正部の
詳細な構成を示すブロック図であって、（ａ）は位相補
正演算を１又は複数回実行することで車輪速度信号の相
関係数を逐次０に近づける場合の構成、（ｂ）は位相補
正演算を１回に限定して行う場合の構成を示す。

【図４】車輪と車体と路面とから構成される振動系の等
価モデルを示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る微小ゲイン演算部の
構成を示すブロック図である。

【図６】上記微小ゲイン演算部の車輪速微小振幅検出部
の構成を示すブロック図である。

【図７】ブレーキ部のハードウェア構成を示すブロック
図である。

【図８】ブレーキ圧の微小励振と平均ブレーキ力の制御
を同時に行う場合の制御バルブへの指令を示す図であ
る。

【図９】車輪毎のブレーキ圧励振信号の位相関係を示す
図である。

【図１０】各車輪のブレーキ圧励振信号から車輪速度振
動までの位相を、従動輪及び駆動輪に分けて各路面毎に
示した表である。

【図１１】各車輪のブレーキ圧励振信号から車輪速度振
動までの位相を、駆動輪での位相補正前と位相補正後の
各々の場合について路面毎に示した表である。

【図１２】左右の従動輪の位相関係を示すベクトル図で
ある。

【図１３】左右の駆動輪の位相関係を示すベクトル図で
ある。

【図１４】位相補正後の左右の駆動輪の位相関係を示す
ベクトル図である。

【図１５】車輪に加えるブレーキ力の概形を示す線図で
ある。

【図１６】タイヤと路面との間の摩擦係数μのスリップ
率Ｓに対する特性を示す線図である。

【符号の説明】

１０ＡＢＳ制御部２０車輪速センサ２２微小ゲイン演算部３２位相差生成器３３位相補正部３４位相補正演算器３５相関演算器４０車輪速微小振幅検出部４２ブレーキ圧微小振幅検出部５２制御バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野英一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者山口裕之愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者菅井賢愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレーキ力を微小励振する微小励振手段
を有し、該微小励振手段でブレーキ力を微小励振したと
きの車輪速度信号の振動特性の変化に基づいて、平均的
なブレーキ力を制御するアンチロックブレーキ制御装置
であって、前記微小励振手段は、左右の駆動輪のブレーキ力励振指令の位相差を、励振に
よる左右の駆動輪間の干渉が低減するように所定角度と
したことを特徴とするアンチロックブレーキ制御装置。