JP3454090B2

JP3454090B2 - アンチロックブレーキ制御装置、トルク勾配推定装置及び制動トルク勾配推定装置

Info

Publication number: JP3454090B2
Application number: JP18160697A
Authority: JP
Inventors: 英一小野; 勝宏浅野; 孝治梅野; 裕之山口; 賢菅井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2003-10-06
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: JPH10114263A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はアンチロックブレー
キ制御装置、トルク勾配推定装置及び制動トルク勾配推
定装置に係り、より詳しくは、車輪速度の時系列データ
に基づいて、スリップ速度に対する制動トルク又は駆動
トルクの勾配を少数のパラメータで推定するトルク勾配
推定装置、車輪減速度とブレーキトルクの時系列データ
からスリップ速度に対する制動トルクの勾配を少数のパ
ラメータで推定する制動トルク勾配推定装置、及び推定
された制動トルクの勾配に基づいて車輪に作用するブレ
ーキ力を制御するアンチロックブレーキ制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のアンチロックブレーキ制御装置
は、車輪速センサの信号に基づいて車体速度、車体加減
速度、または車体速度に近似した速度信号等を作成し、
これらの比較からブレーキ力を制御してアンチロックブ
レーキ動作を行っている。

【０００３】すなわち、特開昭６１−１９６８５３号公
報には、推定した推定車体速度と車輪速度等から得られ
る基準速度との比較から、車輪がロックする可能性があ
るかどうかを判断し、車輪がロックする可能性がある時
にブレーキ力を減少させるアンチロックブレーキ制御装
置が記載されている。このアンチロックブレーキ制御装
置では、推定車体速度ｖ_vは図１６に示すように車輪速
度より求めた速度ｖ_wの谷を一定勾配で接続することに
より得られるが、推定車体速度ｖ_vと実車体速度ｖ_v*と
の間にずれが生じていることが理解できる。

【０００４】また、このアンチロックブレーキ制御装置
では、悪路走行時の車輪接地荷重の変化によって推定車
体速度ｖ_vが実車体速度ｖ_v*より大きくなることを防止
するために、推定車体速度の変化以上に車輪速度が変化
する場合には推定車体速度の増加割合を抑制している。

【０００５】また、車両がある速度で走行している時、
ブレーキをかけていくと車輪と路面との間にスリップが
生じるが、車輪と路面との間の摩擦係数μは、次式で表
されるスリップ率Ｓに対し、図１７のように変化するこ
とが知られている。なお、ｖ _v*は実車体速度、ｖ_wは車
輪速度である。

【０００６】Ｓ＝（ｖ_v*−ｖ_w）／ｖ_v* このμ−Ｓ特性では、あるスリップ率（図１７のＡ２領
域）で摩擦係数μがピーク値をとるようになる。このピ
ーク値をとるスリップ率が予め分かっていれば車体速度
と車輪速度とからスリップ率を求めることによりスリッ
プ率制御を行うことができる。

【０００７】このため、特開平１−２４９５５９号公報
のアンチロックブレーキ制御装置では、車体速度の近似
値及び車輪速度等からスリップ率を演算し、演算したス
リップ率と設定したスリップ率との比較からブレーキ力
を制御している。このアンチロックブレーキ制御装置で
は、推定車体速度ｖ_vと実車体速度ｖ_v*とのずれによっ
て長時間ノーブレーキの状態となることを防止するため
に、必要以上に長い時間ブレーキ圧を減圧状態にしない
ようにしている。

【０００８】なお、これら従来のアンチロックブレーキ
制御装置は、図１８に示すように、車輪速度ω_wおよび
車体加速度ｄｖ_v／ｄｔから車体推定速度ｖ_vを推定す
る車体速度推定部２と、車輪速度ω_wと車体推定速度ｖ
_vとから車輪のロック状態を検出し、車両の運転系１に
対してブレーキ力Ｐ_bを制御するブレーキ力制御部３と
から構成されている。また、ブレーキ力制御部３では、
いわゆるＰＩＤ制御などを用いて４輪共に又は各車輪毎
にブレーキ力の制御を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のアンチロックブレーキ制御装置では、以下の
ような問題点がある。

【００１０】すなわち、車体速度推定部が必要であるた
め、車体速度の推定のために図１６に示すように、車輪
速度から求めた速度ｖ_wと実車体速度ｖ_v*とが一致もし
くは近い値になるまでブレーキ力を戻す必要があり、そ
のためには車輪のブレーキ力の増圧減圧を比較的低周波
で繰り返す必要があった。また、基準速度と比較する車
体速度が車輪速度や車体加減速度等から求めた近似値で
あるため、実際の車体速度と大きく異なる時があり、場
合によっては車輪が長時間ロック状態に陥るとか、復帰
のためブレーキ力を極端に減少させてしまう等の問題が
あった。そのため、車両の挙動に著しい影響を与えて制
動距離の増加や不快な振動を起こすことがあった。

【００１１】更に、スリップ率によってブレーキ力を制
御するアンチロックブレーキ制御装置では、車両の走行
する路面状態によって最大の摩擦係数となるスリップ率
が異なることは容易に予想できることであり、この対策
として路面状態を検出、推定し、かつ路面状態に応じた
基準スリップ率を複数個用意するか、路面状態に応じて
基準スリップ率を変化させる必要があった。

【００１２】なお、米国特許４７９４５３８号（Dec.2
7,1988 ）の明細書には、ホイールシリンダ圧と車輪速
度から路面と車輪との間の摩擦係数μを推定し、このμ
値に基づいて車輪に作用するブレーキ力を制御する方法
が開示されている。この技術では、ホイールシリンダ圧
と車輪速度の時系列データから車輪と車体速度の数式モ
デルに基づきオンライン同定手法を適用することにより
３つのパラメータ（ｐ₂，ｐ₁，ｃ₁）を同定し、同定
されたパラメータｐ₂に基づいて、路面μ勾配を求め、
該勾配よりμ値を演算している。この技術によれば、車
速を推定することなく、路面毎の摩擦係数μやμ勾配を
求めることができるので、上記の幾つかの問題点が解決
できる。

【００１３】しかし、一般にシステム同定手法を適用す
る場合、同定するパラメータ数の２乗に比例した演算量
が要求され、また同定精度もパラメータ数が多くなるほ
ど悪化するという性質があり、この結果、３つのパラメ
ータを同時に同定することが必要となるこの従来手法
は、演算量が多く、また同定精度も問題となる。

【００１４】更に、以上述べたいずれのＡＢＳ制御系も
タイヤ特性の強い非線形特性を有するシステムであり、
ブレーキ力Ｐ_bを４輪共に又は各車輪毎に独立にＰＩＤ
制御などを用いて制御する従来のＡＢＳ制御手段では、
４輪の干渉等を考慮に入れていないため、きめの細かい
ＡＢＳ制御ができない、という問題点もあった。

【００１５】本発明は上記従来の問題点を解消するため
になされたもので、車輪速度や車体速度の比較またはス
リップ率の比較から車輪のロック状態を検出するのでは
なく、スリップ速度に対する制動トルクの勾配を少数の
パラメータにより高精度で推定し、該制動トルクの勾配
に基づいて、走行路面の状態に係わらず、安定かつ快適
にアンチロックブレーキ動作を行うことができるアンチ
ロックブレーキ制御装置及び４輪の干渉等も考慮に入れ
たきめ細かなＡＢＳ制御を行うことができるアンチロッ
クブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

【００１６】また、本発明の他の目的は、スリップ速度
に対する制動トルク又は駆動トルクの勾配を少数のパラ
メータにより高精度で推定することができるトルク勾配
推定装置及び制動トルク勾配推定装置を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（本発明のアンチロック
ブレーキ制御装置の解決手段）上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、所定
のサンプル時間毎に車輪速度を検出する車輪速検出手段
と、前記車輪速検出手段により検出された車輪速度の時
系列データのみを検出対象として用いて、スリップ速度
に対する制動トルクの勾配を推定するトルク勾配推定手
段と、前記トルク勾配推定手段により推定された制動ト
ルクの勾配が基準値を含む所定範囲の値となるように車
輪に作用するブレーキ力を制御する制御手段と、を含ん
で構成したものである。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１の前記トルク
勾配推定手段が、検出された車輪速度の時系列データに
基づいて、車輪速度の変化に関する物理量及び車輪速度
の変化の変化に関する物理量を演算する第１の演算手段
と、前記第１の演算手段により演算された車輪速度の変
化に関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関する物
理量に基づいて、車輪速度の変化に関する物理量の履歴
及び車輪速度の変化の変化に関する物理量の履歴を表す
物理量を演算し、該物理量から制動トルクの勾配を推定
する第２の演算手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１９】請求項３の発明は、請求項２の前記第２の
演算手段が、制動トルク及びブレーキトルクが作用した
場合の車輪の運動状態を、前記制動トルクがスリップ速
度に対し制動トルクの勾配に応じて一次関数的に変化す
る勾配モデルにより近似すると共に、近似された前記運
動状態を、同定すべきパラメータであるスリップ速度に
対する制動トルクの勾配、車輪速度の変化に関する物理
量及び車輪速度の変化の変化に関する物理量の関係に予
め変換しておき、前記第１の演算手段により演算された
車輪速度の変化に関する物理量及び車輪速度の変化の変
化に関する物理量を前記関係に順次当てはめた各データ
に対し、オンラインのシステム同定手法を適用すること
により、スリップ速度に対する制動トルクの勾配を推定
することを特徴とする。

【００２０】請求項４の発明は、請求項２の前記第１の
演算手段が、車輪番号ｉの車輪においてサンプル時刻ｋ
（ｋ＝1 、2 、......）で検出された車輪速度の時系列
データをω_i[k] 、前記サンプル時間をτ、車輪慣性を
Ｊとしたとき、車輪速度の変化に関する物理量として、

【００２１】

【数５】

【００２２】を演算し、車輪速度の変化の変化に関する
物理量として、ｙ_i[k] ＝−ω_i[k] ＋ 2ω_i[k−1]−ω_i[k−2] を演算すると共に、前記第２の演算手段が、車輪速度の
変化に関する物理量の履歴及び車輪速度の変化の変化に
関する物理量の履歴を表す物理量θ_iを、忘却係数を
λ、行列の転置を”^T”として、

【００２３】

【数６】

【００２４】＾という漸化式から推定し、推定値θ_iの
行列の第一要素をスリップ速度に対する制動トルクの勾
配として求めることを特徴とする。

【００２５】なお、∧付のθ_iは、行列θ_iにおける第
一要素（行列の第１成分）及び第二要素（行列の第２成
分）の推定値を各要素とする行列を意味する。

【００２６】請求項５の発明は、所定のサンプル時間毎
に検出された車輪減速度の時系列データ、及び所定のサ
ンプル時間毎に検出されたブレーキトルク又は該ブレー
キトルクに関連した物理量の時系列データに基づいて、
スリップ速度に対する制動トルクの勾配を推定するトル
ク勾配推定手段と、前記トルク勾配推定手段により推定
された制動トルクの勾配が基準値を含む所定範囲の値と
なるように車輪に作用するブレーキ力を制御する制御手
段と、を有するアンチロックブレーキ制御装置におい
て、前記トルク勾配推定手段が、制動トルク及びブレー
キトルクが作用した場合の車輪の運動状態を、前記制動
トルクがスリップ速度に対し制動トルクの勾配に応じて
一次関数的に変化する勾配モデルにより近似すると共
に、近似された前記運動状態を、同定すべきパラメータ
であるスリップ速度に対する制動トルクの勾配、それぞ
れブレーキトルクと車輪減速度とにより表わされた制動
トルクの変化に関する物理量及びスリップ速度の変化に
関する物理量の間の関係に予め変換しておき、検出され
た車輪減速度の時系列データ及び検出されたブレーキト
ルク又は該ブレーキトルクに関連した物理量の時系列デ
ータを前記関係に順次当てはめた各データに対し、オン
ラインのシステム同定手法を適用することにより、スリ
ップ速度に対する制動トルクの勾配を推定することを特
徴とする。

【００２７】また、請求項６の発明は、請求項５の前記
トルク勾配推定手段が、車輪番号ｉの車輪においてサン
プル時刻ｊでの車輪減速度の時系列データをｙ
_i［ｊ］、ブレーキトルクの時系列データをＴ
_bi［ｊ］、前記所定のサンプル時間をτ、車輪慣性を
Ｊ、車輪半径をＲ_c、車両質量をＭとし、各車輪のブレ
ーキトルクの時系列データを各成分に持つベクトルをＴ
_b［ｊ］、各車輪の車輪減速度の時系列データを各成分
に持つベクトルをｙ［ｊ］、単位行列をＩ、対角成分が
｛（Ｊ／ＭＲ_c ²）＋１｝で非対角成分がＪ／ＭＲ_c ²
の行列をＡとしたとき、制動トルクの変化に関する物理
量ｆ及びスリップ速度の変化に関する物理量φを、

【００２８】

【数７】

【００２９】により表し、近似された前記運動状態を、
同定すべきパラメータである各車輪毎の制動トルクの勾
配を対角成分に持ち非対角成分は０である行列をＫとし
て、Ｋ・φ ＝ｆの関係式に予め変換しておき、検出された車輪減速度の
時系列データｙ_i［ｊ］（ｊ＝1,2,3,..... ）及び検出
されたブレーキトルクの時系列データＴ_bi［ｊ］（ｊ＝
1,2,3,..... ）を前記関係式に順次当てはめた各データ
に対し、オンラインのシステム同定手法を適用すること
により、各車輪毎の制動トルクの勾配を推定することを
特徴とする。

【００３０】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６
のいずれか１項の前記制御手段が、各車輪に発生した制
動トルクが最大となるスリップ速度を各車輪の平衡点と
して、前記制動トルク及び前記平衡点の周りで作用する
ブレーキ力の操作量が各車輪に作用した場合の各車輪の
運動状態と、各車輪に発生した制動トルクが車体全体へ
作用した場合の車体の運動状態と、前記平衡点周りの各
車輪のスリップ速度の攪乱に対する各車輪の制動トルク
の非線形変動を、各車輪のスリップ速度の攪乱に対して
第１の範囲以内で変動する線形変動で表した第１のモデ
ルと、前記平衡点周りの各車輪のスリップ速度の攪乱に
対する各車輪の制動トルクの勾配の非線形変動を、各車
輪のスリップ速度の攪乱に対して第２の範囲以内で変動
する線形変動で表した第２のモデルと、に基づいて、前
記第１の範囲及び第２の範囲が所定の許容範囲内に収ま
り、かつ前記第２の範囲が所定の許容範囲以内に収まる
ように設計された前記第２のモデルの制動トルクの勾配
が前記トルク勾配推定手段が推定した制動トルクの勾配
に一致するような前記各車輪のブレーキ力の操作量を演
算し、演算された各車輪のブレーキ力の操作量に基づい
て、各車輪に作用するブレーキ力を制御することを特徴
とする。（本発明のトルク勾配推定装置の解決手段）請求項８の発明は、所定のサンプル時間毎に車輪速度を
検出する車輪速検出手段と、前記車輪速検出手段により
検出された車輪速度の時系列データのみを検出対象とし
て用いて、スリップ速度に対する制動トルク又は駆動ト
ルクの勾配を推定するトルク勾配推定手段と、前記トル
ク勾配推定手段により推定された制動トルク又は駆動ト
ルクの勾配の推定値を出力する出力手段と、を含んで構
成したものである。

【００３１】請求項９の発明は、請求項８の前記トルク
勾配推定手段が、検出された車輪速度の時系列データに
基づいて、車輪速度の変化に関する物理量及び車輪速度
の変化の変化に関する物理量を演算する第１の演算手段
と、前記第１の演算手段により演算された車輪速度の変
化に関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関する物
理量に基づいて、車輪速度の変化に関する物理量の履歴
及び車輪速度の変化の変化に関する物理量の履歴を表す
物理量を演算し、該物理量から制動トルク又は駆動トル
クの勾配を推定する第２の演算手段と、を備えたことを
特徴とする。（本発明の制動トルク勾配推定装置の解決手段）請求項
１０の発明は、所定のサンプル時間毎に検出された車輪
減速度の時系列データ、及び所定のサンプル時間毎に検
出されたブレーキトルク又は該ブレーキトルクに関連し
た物理量の時系列データに基づいて、スリップ速度に対
する制動トルクの勾配を推定するトルク勾配推定手段
と、前記トルク勾配推定手段により推定された制動トル
クの勾配の推定値を出力する出力手段と、を有する制動
トルク勾配推定装置において、前記トルク勾配推定手段
が、制動トルク及びブレーキトルクが作用した場合の車
輪の運動状態を、前記制動トルクがスリップ速度に対し
制動トルクの勾配に応じて一次関数的に変化する勾配モ
デルにより近似すると共に、近似された前記運動状態
を、同定すべきパラメータであるスリップ速度に対する
制動トルクの勾配、それぞれブレーキトルクと車輪減速
度とにより表わされた制動トルクの変化に関する物理量
及びスリップ速度の変化に関する物理量の間の関係に予
め変換しておき、検出された車輪減速度の時系列データ
及び検出されたブレーキトルク又は該ブレーキトルクに
関連した物理量の時系列データを前記関係に順次当ては
めた各データに対し、オンラインのシステム同定手法を
適用することにより、スリップ速度に対する制動トルク
の勾配を推定することを特徴とする。

【００３２】また、請求項１１の発明は、請求項１０の
前記トルク勾配推定手段が、車輪番号ｉの車輪において
サンプル時刻ｊでの車輪減速度の時系列データをｙ
_i［ｊ］、ブレーキトルクの時系列データをＴ
_bi［ｊ］、前記所定のサンプル時間をτ、車輪慣性を
Ｊ、車輪半径をＲ_c、車両質量をＭとし、各車輪のブレ
ーキトルクの時系列データを各成分に持つベクトルをＴ
_b［ｊ］、各車輪の車輪減速度の時系列データを各成分
に持つベクトルをｙ［ｊ］、単位行列をＩ、対角成分が
｛（Ｊ／ＭＲ_c ²）＋１｝で非対角成分がＪ／ＭＲ_c ²
の行列をＡとしたとき、制動トルクの変化に関する物理
量ｆ及びスリップ速度の変化に関する物理量φを、

【００３３】

【数８】

【００３４】により表し、近似された前記運動状態を、
同定すべきパラメータである各車輪毎の制動トルクの勾
配を対角成分に持ち非対角成分は０である行列をＫとし
て、Ｋ・φ ＝ｆの関係式に予め変換しておき、検出された車輪減速度の
時系列データｙ_i［ｊ］（ｊ＝1,2,3,..... ）及び検出
されたブレーキトルクの時系列データＴ_bi［ｊ］（ｊ＝
1,2,3,..... ）を前記関係式に順次当てはめた各データ
に対し、オンラインのシステム同定手法を適用すること
により、各車輪毎の制動トルクの勾配を推定することを
特徴とする。

【００３５】（請求項１〜請求項７のアンチロックブレ
ーキ制御の原理）ブレーキ力は、路面と接するタイヤのトレッドの表面を
介して路面に作用するが、実際には、このブレーキ力は
路面と車輪との間の摩擦力を媒介として路面からの反力
（制動トルク）として車体に作用する。車体がある速度
で走行している時、ブレーキ力をかけていくと車輪と路
面との間にスリップが生じるが、このときに路面からの
反力として作用する制動トルクは、次式で表されるスリ
ップ速度ωs （角速度換算）に対して図５のように変化
する。

【００３６】ω_s ＝ ω_v − ω_i ただし、ω_vは車体速度（等価的に角速度で表現したも
の）、ω_iは第ｉ輪（ｉは車輪番号、ｉ＝1,2,3,.....
）の角速度に換算した車輪速度である。

【００３７】図５に示すように、制動トルクは、最初は
スリップ速度の増大と共に増加し、スリップ速度ω₀時
に最大値ｆ_i0に達し、ω₀より大きいスリップ速度では
スリップ速度の増大と共に減少する。なお、スリップ速
度ω₀は車輪と路面との間の摩擦係数が最大値（ピーク
μ；図１７のピークμに相当）の時のスリップ速度に相
当する。

【００３８】従って、図５から明らかなように、スリッ
プ速度に対する制動トルクの勾配（以下「制動トルク勾
配」という）は、ω_s＜ω₀で正（＞０）、ω_s＝ω₀
で０、ω_s＞ω₀で負（＜０）となる。すなわち、制動
トルク勾配が正の時は車輪が路面にグリップしている状
態、制動トルク勾配が０の時はピークμの状態、制動ト
ルク勾配が負の時は車輪がロックに至る状態、というよ
うに制動トルク勾配に応じて車輪運動の動特性が変化す
る。

【００３９】請求項１〜請求項４の発明では、車体速度
を推定せず、車輪速度の時系列データのみから現時点の
制動トルク勾配を推定し、推定した制動トルク勾配が基
準値を含む所定範囲の値となるように車輪に作用するブ
レーキ力を制御する。

【００４０】また、請求項５及び請求項６の発明では、
車体速度を推定せず、車輪減速度の時系列データとブレ
ーキトルクの時系列データとから現時点の制動トルク勾
配を推定し、推定した制動トルク勾配が基準値を含む所
定範囲の値となるように車輪に作用するブレーキ力を制
御する。なお、ブレーキトルクの代わりにこれに関連し
た物理量、例えばホイールシリンダ圧などを用いること
もできる。

【００４１】よって、本発明では、基準値を含む所定範
囲の制動トルク勾配に対応した車輪運動の状態を保持で
きる。また、基準値をピークμに対応する０近傍に設定
すれば、車両の走行する路面状態によりピークμとなる
スリップ速度が変化したとしても、ピークμで制動トル
ク勾配が０近傍となることは変わらないので、制動トル
ク勾配を０近傍にするように制御すれば完全にピークμ
追従が可能となる。また、車体速度推定部が不要となる
のでブレーキ力の増減を繰り返す必要がなく安定な走行
が可能となる。（請求項１〜請求項４、請求項８及び請求項９の発明の
制動トルク又は駆動トルクの勾配の推定原理）各車輪の
車輪運動及び車体運動は次式の運動方程式によって記述
される。なお、以下では、車輪数を４輪と仮定するが、
本発明は、これに限定されるものではない。

【００４２】

【数９】

【００４３】ただし、Ｆ_i’は、第ｉ輪に発生した制動
力、Ｔ_biは踏力に対応して第ｉ輪に加えられたブレーキ
トルク、Ｍは車両質量、Ｒ_cは車輪の有効半径、Ｊは車
輪慣性、ｖは車体速度である（図１１参照）。なお、・
は時間に関する微分を示す。(1) 式、(2) 式において、
Ｆ_i’はスリップ速度（ｖ／Ｒ_c−ω_i）の関数として
示されている。

【００４４】ここで、車体速度を等価的な車体の角速度
ω_vで表すと共に、制動トルクＲ_cＦ_i’をスリップ速
度の１次関数（傾きｋ_i、ｙ切片Ｔ_i）として記述す
る。

【００４５】ｖ＝Ｒ_cω_v (3) Ｒ_cＦ_i’（ω_v−ω_i）＝ｋ_i×（ω_v−ω_i）＋Ｔ_i (4) さらに、(3) 、(4) 式を(1) 、(2) 式へ代入し、車輪速
度ω_i及び車体速度ω _vをサンプル時間τ毎に離散化さ
れた時系列データω_i[k] 、ω_v[k] （ｋはサンプル時
間τを単位とするサンプル時刻、ｋ＝1,2,.....)として
表すと次式を得る。

【００４６】

【数１０】

【００４７】ここで、(5) 、(6) 式を連立し、車体の等
価角速度ω_vを消去すると、

【００４８】

【数１１】

【００４９】を得る。ところで、スリップ速度３rad/s
という条件下でＲ_cＭｇ／４（ｇは重力加速度）の最大
制動トルクの発生を仮定すると、

【００５０】

【数１２】

【００５１】を得る。ここで、具体的な定数として、τ
＝0.005 (sec) 、Ｒ_c＝0.3 (m) 、Ｍ＝1000(kg)を考慮
すると、max(ｋ_i) ＝245 となる。従って、

【００５２】

【数１３】

【００５３】となり、(7) 式は次式のように近似するこ
とができる。

【００５４】

【数１４】

【００５５】である。このように整理することにより、
(8) 式は未知係数ｋ_i、ｆ_iに関し、線形の形で記述す
ることが可能となり、(8) 式にオンラインのパラメータ
同定手法を適用することにより、スリップ速度に対する
制動トルク勾配ｋ_iを推定することができる。

【００５６】なお、制動トルクが作用している場合だけ
でなく、駆動トルクが作用している場合においても、同
様に(8) 式にオンラインのシステム同定手法を適用する
ことにより、スリップ速度に対する駆動トルクの勾配
（以下、「駆動トルク勾配」という）を求めることがで
きる。

【００５７】例えば、以下のステップ１と、オンライン
のシステム同定手法の一手法である最小自乗法に基づい
て導出された以下のステップ２と、を繰り返すことによ
り、検出された車輪速度の時系列データω_i[k] から制
動トルク勾配又は駆動トルク勾配を推定することができ
る。

【００５８】

【数１５】

【００５９】とおく。なお、(9) 式の行列φ_i[k] の第
１要素は、１サンプル時間での車輪速度の変化に関する
物理量であり、(10)式は、１サンプル時間の車輪速度の
変化の１サンプル時間での変化に関する物理量である。
これは、(8) 式が車輪( 減速度) 運動の運動方程式とな
っていることを表しており、制動トルク勾配は車輪減速
度の動特性を表現する特性根と比例していることがわか
る。すなわち、制動トルク勾配の同定は、車輪（減速
度）運動の特性根を同定することと解釈することもでき
る。

【００６０】

【数１６】

【００６１】の勾配として抽出する。ただし、λは過去のデータを取
り除く度合いを示す忘却係数（例えばλ＝０．９８）で
あり、”^T”は行列の転置を示す。

【００６２】なお、(11)式の左辺のθ_iは、車輪速度の
変化に関する物理量の履歴及び車輪速度の変化の変化に
関する物理量の履歴を表す物理量である。（請求項５、請求項６、請求項１０及び請求項１１の制
動トルク勾配の推定原理）(1) 、(2) 式を、制動トルク
Ｆ_i（＝Ｆ_i’・Ｒ_c）、角速度換算の車速ω_v（＝ｖ
／Ｒ_c）を用いて表すと、

【００６３】

【数１７】

【００６４】となる。さらに、(12)式より、第ｉ輪の車
輪減速度ｙ_i（＝−ｄω_i／ｄｔ）は、

【００６５】

【数１８】

【００６６】と表される。ここで、第ｉ輪のスリップ速
度（ω_v−ω_i）をｘ_iに置き換えて、(12)〜(14)式を
整理すると、

【００６７】

【数１９】

【００６８】となる。ここで、第ｉ輪の制動トルクＦ_i
は、スリップ速度の非線形関数（図５参照）であると仮
定し、あるスリップ速度ｘ_i近傍の制動トルクＦ
（ｘ_i）を次式のように直線で近似する。すなわち、制
動トルクＦ（ｘ_i）がスリップ速度ｘ_iに対して制動ト
ルク勾配ｋ_iに応じて一次関数的に変化する勾配モデル
を適用する。

【００６９】Ｆ_i（ｘ_i）＝ｋ_iｘ_i＋μ_i (17) ここで、第ｉ輪（i=1,2,3,4)に関し、スリップ速度の時
系列データをｘ_i［ｊ］、ブレーキトルクの時系列デー
タをＴ_bi［ｊ］、車輪減速度の時系列データをｙ
_i［ｊ］とする（ｊ＝0,1,2,....）。但し、各時系列デ
ータは、所定のサンプリング時間τ毎にサンプリングさ
れたものとする。

【００７０】(17)式を(15)、(16)式に代入し、得られた
式をサンプリング時間τ毎の上記時系列データを用いて
離散化すると、

【００７１】

【数２０】

【００７２】となる。すなわち、ｘ［ｊ］、ｙ［ｊ］、
Ｔ_b［ｊ］は、各車輪についてのスリップ速度、車輪減
速度、ブレーキトルクをそれぞれ各成分に持つベクトル
である。

【００７３】ところで、(19)式より、１サンプル後の車
輪減速度ｙ［ｊ＋１］は、

【００７４】

【数２１】

【００７５】となる。(19)、(20)式より、Ｋ・（ｘ［ｊ＋１］−ｘ［ｊ］）＝−Ｊ（ｙ［ｊ＋１］−ｙ［ｊ］）＋Ｔ_b［ｊ＋１］−Ｔ_b［ｊ］ (21) が得られる。

【００７６】(21)式において、 φ ＝ｘ［ｊ＋１］−ｘ［ｊ］ (22) ｆ＝−Ｊ（ｙ［ｊ＋１］−ｙ［ｊ］）＋Ｔ_b［ｊ＋１］−Ｔ_b［ｊ］ (23) と置くと、Ｋ・φ ＝ｆ (24) となる。

【００７７】ここで、φの意味を考えると、隣接するサ
ンプル間のスリップ速度の差、すなわち、スリップ速度
の変化に関する物理量を示していることがわかる。

【００７８】(18)、(19)式を連立させて（Ｋｘ［ｊ］＋
μ）の項を消去して整理すると、(22)式より、

【００７９】

【数２２】

【００８０】が得られる。また、制動トルクの時系列デ
ータをＦ［ｊ］（第ｉ輪の制動トルクの時系列データＦ
_i［ｊ］を成分に持つベクトル）として、(14)式を離散
化して整理すると、Ｆ［ｊ］＝−Ｊｙ［ｊ］＋Ｔ_b［ｊ］ (26) が得られる。

【００８１】そして、(23)式に、(26)式を適用すると、ｆ＝Ｆ［ｊ＋１］−Ｆ［ｊ］ (27) となる。

【００８２】(27)式より、ｆは、隣接するサンプル間の
制動トルクの差、すなわち、制動トルクの変化に関する
物理量を示していることがわかる。

【００８３】以上より、(12)〜(14)式で示された車輪の
運動状態を、(17)式の勾配モデルで(18)、(19)式のよう
に近似すると共に、この近似された運動状態を、(24)式
の関係に変換できることが示された。すなわち、車輪の
運動状態は、同定すべきパラメータであるスリップ速度
に対する制動トルクの勾配、それぞれブレーキトルクと
車輪減速度とにより(23)、(25)式で表わされた制動トル
クの変化に関する物理量及びスリップ速度の変化に関す
る物理量の間の関係に帰着できる。

【００８４】これによって、同定パラメータを１つとす
ることができ、同定パラメータ数を３つとする上記従来
技術に比べて大幅に演算精度が向上し、また演算時間も
短縮できる。

【００８５】ここで、(24)式を、第ｉ輪について示す
と、ｋ_i・φ_i ＝ｆ_i (28) となる。ただし、(24)式のｆとφとをｆ＝［ｆ₁ ｆ₂ ｆ₃ ｆ₄］^T φ＝［φ₁ φ₂ φ₃ φ₄］^T とした。

【００８６】本発明では、第ｉ輪の車輪減速度の時系列
データｙ_i［ｊ］及び第ｉ輪のブレーキトルクの時系列
データＴ_bi［ｊ］に基づいて第ｉ輪のｆ_i、φ_iを(2
3)、(25)式より演算し、演算されたｆ_i、φ_iを(28)式
に代入することにより得られた各データに、オンライン
のシステム同定手法を適用することにより第ｉ輪の制動
トルク勾配ｋ_iを推定演算することができる。（請求項７の発明のＡＢＳ制御の原理）請求項１〜請求
項６の発明では、上記のように推定されたスリップ速度
に対する制動トルク勾配がある基準値（完全にピークμ
追従をさせる場合は０）に追従するようＡＢＳ制御を行
う。制御トルク勾配をフィードバック制御する制御系
は、ＰＩＤ制御等により各車輪ごとに設計してもよい
が、現代制御理論の適用により４輪の統合系としてシス
テマティックに設計することも可能である。この場合、
４輪の干渉等も設計に考慮されるためよりきめ細かい制
御が実現できる。

【００８７】ところで、ＡＢＳ制御系はタイヤの特性の
強い非線形特性を有するシステムであり、単純に現代制
御理論を適用することはできない。そこで、請求項６の
発明では、この非線形特性は見かけ上等価的なプラント
変動としてみなすことができる点に着眼し、このプラン
ト変動を許容するような制御系設計を現代制御理論の一
つであるロバスト制御理論の適用により達成し、４輪の
干渉等も設計に考慮したきめ細かな制御系設計を行っ
た。以下に制御系設計の詳細を記す。

【００８８】ブレーキペダルを車輪ロック直前まで踏み
込んだときの踏力に対応したブレーキトルクＴ_bi’が車
輪に作用すると共に、この状態で車輪がロック状態に陥
らずにピークμ追従を行うようにブレーキトルク（操作
量）ｕ_biが作用した場合の各車輪の車輪運動および車体
運動は、(12)、(13)式より次のように記述される。

【００８９】

【数２３】

【００９０】ただし、(31)式は各車輪の制動トルク勾配
ｋ_iは、スリップ速度の関数であることを示す出力方程
式である。

【００９１】ところで、Ｆ_i、Ｇ_iは図６（ａ）、図６
（ｂ）に各々示すようにωοでそれぞれピークおよび０
となるスリップ速度の非線形関数であり、これらは実線
によって示した直線２０、２３と所定範囲以内の変動と
いう形式によって表すことができる。ここで、スリップ
速度のωοからの擾乱をｘ_iとするとＦ_i＝（ｆ_i＋Ｗ_fi△_fi）ｘ_i＋ｆ_i0 (32) Ｇ_i＝（ｇ_i＋Ｗ_gi△_gi）ｘ_i (33) と表すことができる。

【００９２】ここで、ｆ_iは図６（ａ）の直線２０の傾
き、ｇ_iは図６（ｂ）の直線２３の傾きを示す。また、
Ｗ_fi、Ｗ_giは変動を基準化するための重み係数であり、
図６（ａ）の破線２１、破線２２及び図６（ｂ）の破線
２４、２５は非線形変動の上下限を各々表しており、△
_fi、△_giを±１とすることに対応している。

【００９３】すなわち、(32)式は平衡点ω₀周りの攪乱
ｘ_iに対する各車輪の制動トルクの非線形変動を、図６
（ａ）の直線２０を含む破線２１から破線２２の範囲以
内の変動で表した線形モデルである。また、(33)式は平
衡点ω₀周りの攪乱ｘ_iに対する各車輪の制動トルク勾
配の非線形変動を、図６（ｂ）の直線２３を含む破線２
４から破線２５の範囲以内の変動で表した線形モデルで
ある。

【００９４】さらに、(32)、(33)式を(29)、(30)、(31)
式に代入し、平衡点（ωο）周りの状態方程式として記
述すると、次式を得る。

【００９５】

【数２４】

【００９６】また、

【００９７】

【数２５】

【００９８】である。ここで、ｘはω₀周りの各車輪の
スリップ速度攪乱、ｙはω₀周りの各車輪の制動トルク
勾配、ｕはω₀周りの各車輪の操作量（(29)式のｕ_biに
相当）を表している。

【００９９】ここで、(36)式の構造をもつ任意の△（−
１≦△_fi、△_gi≦１）を許容する制御系設計を行うこと
により、４輪の干渉を考慮に入れたＡＢＳ制御系の設計
ができる。この設計は、ロバスト制御の一手法であるμ
設計法の適用により容易に行うことが可能である。

【０１００】すなわち、(36)式の構造を持つ任意のΔ
（−１≦△_fi、△_gi≦１）を許容する制御系をいわゆる
μ設計法を用いて設計することにより、以下のコントロ
ーラを導出する。

【０１０１】

【数２６】

【０１０２】ただし、ｘc はコントローラの状態、Ａc
、Ｂc 、Ｃc 、Ｄc は設計されたコントローラの係数
行列、ｙは設計された制御系の制動トルク勾配を表して
いる。そして、(39)式のｘc にコントローラの状態値
を、同式のｙに推定された制動トルク勾配の値を代入す
ることによりＡＢＳ制御の操作量ｕを得る。（参考となる発明の原理）重量Ｗv の車体を備えた車両が車体速度ωv 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１２に示すモデルを参照して
考察する。

【０１０３】図１２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１
１３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。

【０１０４】図１２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１
１４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１
１６の摩擦係数をμ、車体の重量Ｗ_v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、

【０１０５】

【数２７】

【０１０６】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、(40)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 (41) となる。この状態は図１７では、ピークμ近傍に移行す
る前の領域Ａ１に対応する。

【０１０７】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、(41)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 (42) となる。この状態は、図１７では、ピークμ近傍の領域
Ａ２に対応する。

【０１０８】(41)と(42)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、(42)式の場合の車輪共振系の共振周波数ω∞’
は(41)式よりもω∞よりも高周波数側にシフトすること
になる。従って、車輪共振系の共振周波数の変化を反映
する物理量に基づいて、制動トルク特性の限界を判定す
ることが可能となる。

【０１０９】そこで、本発明では、このような共振周波
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を限界判定量として導入する。

【０１１０】まず、本発明の微小励振手段が、車輪と車
体と路面とからなる振動系の共振周波数ω∞（(41)式)
でブレーキ力（ここでは、ブレーキ圧Ｐ_bとする）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。

【０１１１】ここで、本発明の限界判定手段は、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 (43) のように演算する。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∞） (44) と表すこともできる。

【０１１２】この微小ゲインＧ_dは、(44)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、車輪運動が制動トルク特性の限界領域Ａ２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。よって、微小ゲインＧ _dが限界領域Ａ２に移行し
たときの値として予め設定された基準ゲインＧ_sと微小
ゲインＧ_dとを比較し、微小ゲインＧ_dが基準ゲインＧ
_s以下となったときを制動トルク特性の限界と判定する
ことができる。

【０１１３】次に、微小ゲインＧ_dが制動トルク勾配と
等価な物理量であることを説明する。

【０１１４】図１３に示すように、スリップ速度Δω
と、車輪−路面間の摩擦係数μとの間には、図１７の関
係と同様に、あるスリップ速度で摩擦係数μがピークを
とる関数関係が成立することが知られている。なお、図
１３の摩擦特性は、図５の制動トルク特性に対応するも
のである。

【０１１５】ところで、微小励振手段によりブレーキ圧
を微小励振すると、車輪速度が微小励振するので、スリ
ップ率もあるスリップ率の回りで微小振動する。ここ
で、図１３の特性を有する路面において、あるスリップ
率の回りで微小振動したときの摩擦係数μのスリップ速
度Δωに対する変化を考える。

【０１１６】このとき、路面の摩擦係数μは、 μ ＝ μ₀＋αＲΔω (45) と近似できる。すなわち、微小振動によるスリップ速度
の変化が小さいため、傾きαＲの直線で近似できる。

【０１１７】ここで、タイヤと路面間の摩擦係数μによ
り生じる制動トルクＴ_b＝μＷＲに(45)式を代入する
と、Ｔ_b ＝ μＷＲ＝ μ₀ＷＲ＋αＲ²ΔωＷ (46) となる。ここで、Ｗは輪荷重である。(46)式の両辺をΔ
ωで１階微分すると、

【０１１８】

【数２８】

【０１１９】を得る。よって、(47)式により、制動トル
ク勾配（ｄＴ_b／Δω）が、αＲ²Ｗに等しいことが示
された。

【０１２０】一方、ブレーキトルクＴ_b’がブレーキ圧
Ｐ_bと比例関係にあることから、微小ゲインＧ_dは、ブ
レーキトルクＴ_b’に対する車輪速度ω_wの比（ω_w／
Ｔ_b’）の共振周波数ω∞の振動成分と比例関係にあ
る。従って、(40)式の伝達特性により、微小ゲインＧ_d
は次式によって表される。

【０１２１】

【数２９】

【０１２２】一般に、(50)式において、｜Ａ｜＝０．０１２＜＜｜Ｂ｜＝０．１ (51) となることから、(47)、(48)式より、

【０１２３】

【数３０】

【０１２４】を得る。すなわち、スリップ速度Δωに対
する制動トルクＴ_bの勾配は微小ゲインＧ_dに比例す
る。

【０１２５】以上により、微小ゲインＧ_dが制動トルク
勾配と等価な物理量であることが示され、この微小ゲイ
ンＧ_dに基づいて制動トルク勾配を推定できることがわ
かる。なお、微小ゲインＧ_dは、車輪と路面との間の摩
擦状態によって変動する振動特性を敏感に反映するパラ
メータであるので、路面状態に係わらずきわめて精度良
く制動トルク勾配を推定することができる。

【０１２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の各
実施の形態に係るＡＢＳ制御装置を詳細に説明する。（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態に係る
ＡＢＳ制御装置の構成を図１に示す。

【０１２７】図１に示すように、第１の実施の形態に係
るＡＢＳ制御装置は、所定のサンプル時間τ毎に車輪速
度を検出する車輪速検出手段１０と、該車輪速検出手段
１０により検出された車輪速度の時系列データから制動
トルク勾配を推定するトルク勾配推定手段１２と、該ト
ルク勾配推定手段１２で推定された制動トルク勾配に基
づいてＡＢＳ制御のための各車輪毎の操作信号を演算す
るＡＢＳ制御手段１４と、該ＡＢＳ制御手段１４により
演算された操作信号に基づいて各車輪毎にブレーキ圧を
操作することによりＡＢＳ制御を行うＡＢＳ制御弁１６
と、から構成される。なお、このうちの車輪速検出手段
１０及びトルク勾配推定手段１２は、推定した制動トル
ク勾配の値を出力する制動トルク勾配推定装置８を構成
する。

【０１２８】図１の車輪速検出手段１０は、例えば、図
７（ａ）の構成により実現できる。図７（ａ）に示すよ
うに、車輪速検出手段１０は、所定数の歯が等間隔に切
られかつ車輪と共に回転するように取り付けられたシグ
ナルロータ３０と、車体に固定されたピックアップコイ
ル３２と、該ピックアップコイル３２の内部に磁束を貫
通させるように配置された永久磁石３４と、ピックアッ
プコイル３２に接続されると共にサンプル時間τ毎に該
ピックアップコイル３２に発生した交流電圧の周波数を
検出して出力する周波数検出器３６と、から構成され
る。

【０１２９】車輪の回転と共にシグナルロータ３０が回
転すると、シグナルロータ３０とピックアップコイル３
２の間のエアギャップが回転速度に応じた周期で変化す
る。このため、ピックアップコイル３２を貫通する永久
磁石３４の磁束が変化しピックアップコイル３２に交流
電圧が発生する。ここで、ピックアップコイル３２に発
生した交流電圧の時間的変化を図７（ｂ）に示す。

【０１３０】図７（ｂ）に示すように、ピックアップコ
イル３２に発生した交流電圧は、シグナルロータ３０の
回転速度が低速時には周波数が低くなりシグナルロータ
３０の回転速度が高速時には周波数が高くなる。この交
流電圧の周波数はシグナルロータ３０の回転速度、すな
わち車輪速度に比例するため、周波数検出器３６の出力
信号は、サンプル時間τ毎の車輪速度に比例する。

【０１３１】なお、図７（ａ）の車輪速検出手段１０は
第１輪〜第４輪のすべてに取り付けられ、各車輪毎に周
波数検出器３６の出力信号から第ｉ輪（ｉは車輪番号、
ｉ＝1,2,3,4 ）の車輪速度の時系列データω_i[k] （ｋ
はサンプル時刻；ｋ＝1 、2、..... ) が検出される。

【０１３２】次に、ＡＢＳ制御弁１６の構成を図８を用
いて説明する。図８に示すように、ＡＢＳ制御弁１６
は、右前輪用の制御ソレノイドバルブ１３２（以下、
「バルブＳＦＲ」）と、左前輪用の制御ソレノイドバル
ブ１３４（以下、「バルブＳＦＬ」）と、右後輪用の制
御ソレノイドバルブ１４０（以下、「バルブＳＲＲ」）
と、左後輪用の制御ソレノイドバルブ１４２（以下、
「バルブＳＲＬ」）と、を含んで構成される。

【０１３３】バルブＳＦＲ、バルブＳＦＬ、バルブＳＲ
Ｒ、バルブＳＲＬは、各々、増圧側バルブ１３２ａ、１
３４ａ、１４０ａ、１４２ａ及び減圧側バルブ１３２
ｂ、１３４ｂ、１４０ｂ、１４２ｂを備えると共に、そ
れぞれフロントホイールシリンダ１４４、１４６、及び
リヤホイールシリンダ１４８、１５０に接続されてい
る。

【０１３４】増圧側バルブ１３２ａ、１３４ａ、１４０
ａ、１４２ａ及び減圧側バルブ１３２ｂ、１３４ｂ、１
４０ｂ、１４２ｂは、それぞれバルブの開閉を制御する
ＳＦＲコントローラ１３１、ＳＦＬコントローラ１３
３、ＳＲＲコントローラ１３９、ＳＲＬコントローラ１
４１に接続されている。

【０１３５】ＳＦＲコントローラ１３１、ＳＦＬコント
ローラ１３３、ＳＲＲコントローラ１３９、ＳＲＬコン
トローラ１４１は、ＡＢＳ制御手段１４から送られてき
た各車輪毎の操作信号に基づいて、各制御ソレノイドバ
ルブの増圧側バルブと減圧側バルブの開閉を制御する。

【０１３６】ここで、ＡＢＳ制御弁１６を含むシステム
油圧回路の構成を図９を用いて詳細に説明する。

【０１３７】図９に示すように、システム油圧回路に
は、マスターシリンダー系及びパワーサプライ系のブレ
ーキフルードを蓄えるリザーバー１００が設けられてい
る。このリザーバー１００には、内部に蓄えられたブレ
ーキフルードの液面低下を検出するレベルウォーニング
スイッチ１０２と、パワーサプライ系の異常高圧時にブ
レーキフルードをリザーバー１００へリリーフするため
のリリーフバルブ１０４が設けられている。

【０１３８】また、リザーバー１００のリリーフバルブ
１０４側から配設された配管には、リザーバー１００か
らブレーキフルードを汲み上げ、高油圧のフルードを吐
出するポンプ１０６が設けられ、さらにフルード吐出側
には、該ポンプで発生させた油圧（パワーサプライ系）
を蓄圧するアキュームレーター１０８と該アキュームレ
ータ１０８の油圧を検出する圧力センサー１１０とが設
けられている。この圧力センサー１１０は、アキューム
レーター１１０の油圧に基づいてポンプ１０６の制御信
号を出力し、低圧時にはウォーニング信号（ＡＢＳ、Ｔ
ＲＣ制御の禁止信号）を出力する。

【０１３９】また、アキュームレータ１０８の高油圧側
の配管には、アキュームレーター１１０の油圧低圧時に
ポンプ１０６の制御信号を出力すると共に油圧低圧時の
ウォーニング信号（ＡＢＳ、ＴＲＣ制御の禁止信号）を
出力する圧力スイッチ１１２が設けられている。

【０１４０】また、リザーバー１００から延設された他
の配管には、ブレーキペダル１１８にかかった踏力に応
じた油圧を発生させるマスターシリンダー１１４が接続
されている。このマスターシリンダー１１４とブレーキ
ペダル１１８との間には、アキュームレーター１１０の
高油圧を踏力に応じた油圧に調圧・導入しブレーキの助
勢力を発生させるブレーキブースター１１６が配置され
ている。

【０１４１】このブレーキブースター１１６には、アキ
ュームレーターの高油圧側の配管とリザーバー１００か
ら直接延設された配管とが接続されており、ブレーキペ
ダル１１８の踏み込み量が一定値以下の場合、リザーバ
ー１００からの通常の油圧が導入され、踏み込み量が一
定値を越えるとアキュームレーター１０８からの高油圧
が導入される。

【０１４２】また、マスターシリンダー１１４からは該
マスターシリンダーの油圧（マスタ圧）を前後輪に各々
供給するためのフロント用マスタ圧配管１６４及びリヤ
用マスタ圧配管１６６が設けられている。そして、フロ
ント用マスタ圧配管１６４及びリヤ用マスタ圧配管１６
６には、前後輪で適正な制動力の配分となるようにリヤ
系統のブレーキ油圧を調圧するＰ＆Ｂバルブ１２０が介
在されている。なお、Ｐ＆Ｂバルブ１２０は、フロント
系統欠損時にはリヤ系統の調圧を中止する。

【０１４３】また、Ｐ＆Ｂバルブ１２０から延びたフロ
ント用マスタ圧配管１６４には、パワーサプライ系の油
圧が低下した場合にフロントホイールシリンダー油圧を
増圧して高い制動力を確保するための増圧装置１２２が
設けられている。この増圧装置１２２には、ブレーキブ
ースター１１６のブースター室に接続されたブースター
配管１６８が接続されており、このブースター配管１６
８と増圧装置１２２との間には、圧力リミッター１２４
及び差圧スイッチ１２６が介在されている。

【０１４４】圧力リミッター１２４は、システム正常時
にブレーキブースター１１６の助勢力限界以上の入力付
加に対し、増圧装置１２２及び差圧スイッチ１２６を作
動させないようにブースター室との経路を閉じる。ま
た、差圧スイッチ１２６はマスターシリンダー１１４と
ブースター室との油圧差を検出する。

【０１４５】このブースター配管１６８には、上述した
右前輪用の制御ソレノイドバルブ１３２（「バルブＳＦ
Ｒ」）の増圧側バルブ１３２ａと、左前輪用の制御ソレ
ノイドバルブ１３４（「バルブＳＦＬ」）の増圧側バル
ブ１３４ａが接続されている。さらにバルブＳＦＲの減
圧側バルブ１３２ｂ及びバルブＳＦＬの減圧側バルブ１
３４ｂには、リザーバー１００から直接延設された低圧
配管１６２が接続されている。

【０１４６】バルブＳＦＲ及びバルブＳＦＬの圧力供給
側の配管には、切り換えソレノイドバルブ１３６（以
下、「バルブＳＡ１」）及び切り換えソレノイドバルブ
１３８（以下、「バルブＳＡ２」）が各々接続されてお
り、このバルブＳＡ１及びバルブＳＡ２には、さらに増
圧装置１２２の増圧側配管が接続されている。そして、
バルブＳＡ１の圧力供給側の配管は、左前輪のブレーキ
ディスク１５２にブレーキ圧を加えるフロントホイール
シリンダー１４４に接続されており、バルブＳＡ２は、
右前輪のブレーキディスク１５４にブレーキ圧を加える
フロントホイールシリンダー１４６に接続されている。

【０１４７】バルブＳＡ１及びバルブＳＡ２は、通常の
ブレーキモード時には、増圧装置１２２からの圧力が、
各々フロントホイールシリンダー１４４、１４６にかか
るように弁を切り換え、ＡＢＳ制御モード時には、バル
ブＳＦＲ及びバルブＳＦＬからの圧力が各々フロントホ
イールシリンダー１４４、１４６にかかるように弁を切
り換える。すなわち、前輪では、通常ブレーキモードと
ＡＢＳ制御モードとの切り換えは左右輪毎に独立して行
うことが可能となっている。

【０１４８】また、ブースター配管１６８には、切り換
えソレノイドバルブ１３０（以下、「ＳＡ３」）を介し
て、上述した右後輪用の制御ソレノイドバルブ１４０
（「バルブＳＲＲ」）の増圧側バルブ１４０ａと、左後
輪用の制御ソレノイドバルブ１４２（「バルブＳＲ
Ｌ」）の増圧側バルブ１４０ｂが接続されている。さら
にバルブＳＲＲの減圧側バルブ１４０ｂ及びバルブＳＲ
Ｌの減圧側バルブ１４２ｂには、リザーバー１００から
直接延設された低圧配管１６２が接続されている。

【０１４９】バルブＳＲＲの圧力供給側の配管は、右後
輪のブレーキディスク１５６にブレーキ圧を加えるリヤ
ホイールシリンダー１４８に接続されており、バルブＳ
ＲＬは、左後輪のブレーキディスク１５８にブレーキ圧
を加えるリヤホイールシリンダー１５０に接続されてい
る。

【０１５０】バルブＳＡ３は、通常のブレーキモード時
には、リヤ用マスタ圧配管１６６からのマスタ圧が、バ
ルブＳＲＬ及びバルブＳＲＲにかかるように弁を切り換
え、ＡＢＳ制御モード時には、ブースター配管１６８の
高油圧がバルブＳＲＬ及びバルブＳＲＲにかかるように
弁を切り換える。すなわち、後輪では、通常ブレーキモ
ードとＡＢＳ制御モードとの切り換えは左右まとめて行
われる。

【０１５１】次に、本実施の形態の作用を説明する。な
お、ＡＢＳモード時には、図９のバルブＳＡ１及びバル
ブＳＡ２が増圧装置１２２側の弁を閉じバルブＳＦＲ及
びバルブＳＦＬ側の弁を開ける。また、バルブＳＡ３が
リヤ用マスタ圧配管１６６側の弁を閉じブースター配管
１６８側の弁を開ける。

【０１５２】まず、車輪速検出手段１０が、第１輪〜第
４輪の各々についてサンプル時間τ毎に車輪速を検出
し、各車輪毎の車輪速度の時系列データω_i[k] を出力
する。

【０１５３】次に、トルク勾配推定手段１２が、上記ス
テップ１において、ω_i[k] に基づき(9) 式、(10)式を
計算し、次に、例えばオンラインのシステム同定手法の
一手法である最小自乗法に基づいて導出された上記ステ
ップ２において(11)式の漸化式から制動トルク勾配を推
定する。このステップ１及びステップ２を順次繰り返す
ことにより、推定された制動トルク勾配の時系列データ
を得る。

【０１５４】そして、ＡＢＳ制御手段１４が図１０のフ
ローチャートの流れで処理を行う。図１０に示すよう
に、ＡＢＳ制御手段１４は、トルク勾配推定手段１２が
推定した各サンプル時刻の制動トルク勾配を用いて各サ
ンプル時刻における各車輪の操作量ｕ（ｕ_i：ｉ＝１、
２、３、４）を演算する（ステップ２００）。

【０１５５】すなわち、(29)式〜(33)式から(34)式、(3
5)式の状態方程式を導出し、この(34)式、(35)式で現れ
る(36)式の構造を持つ任意のΔ（−１≦△_fi、△_gi≦
１）を許容する制御系をいわゆるμ設計法を用いて設計
することにより、(38)式、(39)式のコントローラを導出
する。そして、(39)式のｘ_cにコントローラの状態値
を、同式のｙにトルク勾配推定手段１２が推定した制動
トルク勾配の値を代入することによりＡＢＳ制御弁１６
の操作量ｕを得る。

【０１５６】次に、車輪番号ｉを１に設定し（ステップ
２０２）、第ｉ輪の操作量ｕ_iが正の基準値＋ｅより大
きいか否かを判定する（ステップ２０４）。操作量ｕ_i
が正の基準値＋ｅより大きい場合（ステップ２０４肯定
判定）、第ｉ輪のＡＢＳ制御弁の操作信号を、増圧信号
に設定する（ステップ２０６）。

【０１５７】操作量ｕ_iが正の基準値＋ｅより大きくな
い場合（ステップ２０４否定判定）、操作量ｕ_iが負の
基準値−ｅより小さいか否かを判定する（ステップ２０
８）。操作量ｕ_iが負の基準値−ｅより小さい場合（ス
テップ２０８肯定判定）、第ｉ輪のＡＢＳ制御弁の操作
信号を、減圧信号に設定する（ステップ２１０）。

【０１５８】操作量ｕ_iが負の基準値−ｅより小さくな
い場合（ステップ２０８否定判定）、すなわち、操作量
ｕ_iが負の基準値−ｅ以上であってかつ正の基準値＋ｅ
以下の場合には、第ｉ輪のＡＢＳ制御弁の操作信号を、
保持信号に設定する（ステップ２１２）。

【０１５９】このように第１輪の操作量ｕ₁についての
操作信号を設定すると、車輪番号ｉを１だけインクリメ
ントし（ステップ２１４）、次にｉが４を越えているか
否かを判定する（ステップ２１６）。ｉが４を越えてい
ない場合（ステップ２１６否定判定）、ステップ２０４
に戻り、同様にしてインクリメントした車輪番号ｉの操
作量ｕ_iについて操作信号の設定を行う。

【０１６０】車輪番号ｉが４を越えた場合（ステップ２
１６肯定判定）、すなわち、第１輪〜第４輪すべてのＡ
ＢＳ制御弁の操作信号が設定されると、設定された操作
信号をＡＢＳ制御弁１６へ送出する（ステップ２１
８）。なお、以上のような操作信号の設定及び操作信号
の送出は、各サンプル時刻毎に行われる。

【０１６１】このように各車輪毎の操作信号が送出され
ると、ＡＢＳ制御弁１６では、図８のＳＦＲコントロー
ラ１３１、ＳＦＬコントローラ１３３、ＳＲＲコントロ
ーラ１３９、ＳＲＬコントローラ１４１が、各操作信号
に応じてバルブＳＦＲ、バルブＳＦＬ、バルブＳＲＲ、
バルブＳＲＬの開閉の制御を行う。

【０１６２】すなわち、増圧信号のときは増圧側バルブ
を開き、減圧側バルブを閉じる。これによって、図９の
ブースター配管１６８の高油圧が対応するホイールシリ
ンダに加えられて制動力が増加する。逆に、減圧信号の
ときは増圧側バルブを閉じ、減圧側バルブを開く。これ
によって、図９の低圧配管１６２の低油圧が対応するホ
イールシリンダに加えられて制動力が減少する。また、
保持信号のときは増圧側バルブ及び減圧側バルブを同時
に閉じる。これによって、対応するホイールシリンダに
加えられた油圧が保持されて制動力が保持される。

【０１６３】以上のように本実施の形態では、車輪速の
時系列データのみから制動トルク勾配を推定し、この制
動トルク勾配が０となるようにＡＢＳ制御を行うので、
車両の走行する路面状態によりピークμとなるスリップ
速度が変化したとしても、安定にＡＢＳ制御を行うこと
ができる。

【０１６４】また、本実施の形態では、車輪速度の変化
に関する物理量の履歴及び車輪速度の変化の変化に関す
る物理量の履歴という２つのパラメータを同定するだけ
で済むため、３つのパラメータを同定しなければならな
い上記従来技術（米国特許）と比べて、演算時間を低減
すると共に、演算精度を向上させることができる。よっ
て、高精度なアンチロックブレーキ制御が可能となる。

【０１６５】また、この従来技術では、車輪速度以外に
ホイールシリンダ圧も検出しなければならなかったのに
対し、本実施の形態では、高価な圧力センサ等を用いず
に車輪速度のみを検出すれば済むため、装置の低コスト
化、簡素化が図れる。

【０１６６】さらに、本実施の形態では、車体速度を推
定する必要が無いので、従来のように、車体速度の推定
のために車輪速度から求めた速度ｖ_wと実車体速度ｖ_v*
とが一致もしくは近い値になるまでブレーキ力の増圧減
圧を比較的低周波で繰り返したり、基準速度と比較する
車体速度が実際の車体速度と大きく異なる場合等で、車
輪が長時間ロック状態に陥るとか復帰のためブレーキ力
を極端に減少させてしまうなどの問題を回避でき、快適
なＡＢＳ制御を実現できる。

【０１６７】またさらに、本実施の形態では、タイヤの
特性の強い非線形特性を有するシステムに対し単純に現
代制御理論を適用するのでなく、この非線形特性を見か
け上等価的なプラント変動としてみなすことができる点
に着眼し、このプラント変動を許容するようなＡＢＳ制
御系設計をロバスト制御理論の適用により達成したの
で、４輪の干渉等も考慮されたきめ細かなＡＢＳ制御を
実現できる。

【０１６８】なお、制動トルク勾配推定装置８は、上記
例のようにＡＢＳ装置に適用する以外に、例えば、推定
出力した制動トルク勾配の値に応じて、ドライバへブレ
ーキに関する警告等を発する警告装置等にも適用可能で
ある。

【０１６９】また、本実施の形態に係る発明は、ブレー
キ力だけでなく駆動力の制御装置にも適用可能である。
この場合、同様の手法により制動トルク勾配推定装置８
は、駆動トルク勾配を推定することができる。（第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態に係るＡ
ＢＳ制御装置を図２を用いて説明する。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
細な説明を省略する。

【０１７０】図２に示すように、第２の実施の形態に係
るＡＢＳ制御装置は、所定のサンプル時間τ毎にブレー
キトルクＴ_bを検出するブレーキトルク検出手段５１
と、所定のサンプル時間τ毎に車輪減速度ｙを検出する
車輪減速度検出手段５２と、検出されたブレーキトルク
の時系列データＴ_b[j](j=1,2,3,.....)及び車輪減速度
の時系列データｙ[j](j=1,2,3,....) に基づいて、制動
トルク勾配を推定するトルク勾配推定手段５３と、推定
された制動トルク勾配に基づきＡＢＳ制御のための各車
輪毎の操作信号を演算するＡＢＳ制御手段１５と、該Ａ
ＢＳ制御手段１５により演算された操作信号に基づいて
各車輪毎にブレーキ圧を操作することによりＡＢＳ制御
を行うＡＢＳ制御弁１６と、から構成される。なお、こ
のうちのブレーキトルク検出手段５１、車輪減速度検出
手段５２、及びトルク勾配推定手段５３は、推定した制
動トルク勾配の値を出力する制動トルク勾配推定装置５
０を構成する。

【０１７１】ここで、ブレーキトルク検出手段５１は、
各車輪のホイールシリンダ圧を検出する圧力センサと、
該センサにより検出されたホイールシリンダ圧に所定の
定数を乗じることにより各車輪のブレーキトルクを演算
出力する乗算器と、から構成される。

【０１７２】また、車輪減速度検出手段５２は、各車輪
に取り付けられている車輪速センサ( 車輪速検出手段)
によって検出された第ｉ輪（ｉ＝1,2,3,4)の車輪速度信
号ω _iに次式の処理を施すことによって第ｉ輪の車輪減
速度ｙ_iを導出するフィルタとして実現できる。

【０１７３】

【数３１】

【０１７４】ただし、ｓはラプラス変換の演算子であ
る。なお、車輪減速度検出手段５２を、車輪速に依らず
に直接、車輪減速度を検出する車輪減速度センサを用い
て構成することもできる。

【０１７５】トルク勾配推定手段５３は、第ｉ輪の車輪
減速度の時系列データｙ_i［ｊ］及び第ｉ輪のブレーキ
トルクの時系列データＴ_bi［ｊ］に基づいて、(23)、(2
5)式により第ｉ輪のｆ_i、φ_iを演算し、演算されたｆ
_i、φ_iを(28)式に代入することにより得られた各デー
タに、例えばオンラインのシステム同定手法を適用する
ことにより第ｉ輪の制動トルク勾配ｋ_iを推定演算する
演算器として構成することができる。

【０１７６】次に、第２の実施の形態の作用を説明す
る。まず、トルク勾配推定手段５３が、検出された第ｉ
輪のブレーキトルクの時系列データＴ_bi[j](j=1,2,
3,.....)及び第ｉ輪の車輪減速度の時系列データｙ
_i[j](j=1,2,3,....) に基づいて、第ｉ輪の制動トルク
勾配を車輪毎に推定出力する。

【０１７７】次に、ＡＢＳ制御手段１５が、第ｉ輪の制
動トルク勾配が基準値より小さくならないような第ｉ輪
の操作信号を演算出力する。そして、ＡＢＳ制御弁１６
が、この操作信号に基づいて各車輪毎にブレーキ圧を制
御する。

【０１７８】例えば、演算された制動トルク勾配が基準
値より小さくなったとき、ＡＢＳ制御手段１５は、直ち
にブレーキ圧の低減指令信号をＡＢＳ制御弁１６に出力
する。ここで、この基準値を、例えば、０近傍の正値に
設定した場合、ピークμの領域で制動トルク勾配が０で
あることから、ピークμを越えてブレーキ制動される
と、直ちにブレーキ圧が低減されてタイヤのロックが回
避される。

【０１７９】また、演算された制動トルク勾配が基準値
より大きくなったときに、ＡＢＳ制御手段１５は、直ち
にブレーキ圧の増圧指令信号をＡＢＳ制御弁１６に出力
するようにしても良い。上記と同様に、基準値を０近傍
の正値に設定した場合、ピークμより小さいμの領域と
なったとき、直ちにブレーキ力が増大されてピークμ付
近に戻される。これにより、最も効果的なブレーキ制動
が可能となり、制動距離を短縮化することができる。

【０１８０】このように第２の実施の形態によれば、車
輪減速度とブレーキトルクとから求めた制動トルク勾配
に基づく制御を行うので、第１の実施の形態と同様に、
車速を推定する必要がなく、また路面状態に係わらず常
に安定した快適なアンチロックブレーキ制御を行うこと
ができる。

【０１８１】また、第２の実施の形態では、制動トルク
勾配という１つのパラメータを直接同定する手法を用い
たため、３つのパラメータを同定しなければならない上
記従来技術（米国特許）と比べて、演算時間を大幅に低
減すると共に、演算精度を大幅に向上させることができ
る。よって、より高精度なアンチロックブレーキ制御が
可能となる。

【０１８２】さらに、第２の実施の形態においても、Ａ
ＢＳ制御手段１５の代わりに、第１の実施の形態に係る
ＡＢＳ制御手段１４を適用することができる。すなわ
ち、４輪の干渉を考慮に入れた図１０のフローチャート
の処理を実行することができる。これにより、きめ細か
なＡＢＳ制御が実現できる。

【０１８３】なお、制動トルク勾配推定装置５０は、上
記例のようにＡＢＳ装置に適用する以外に、例えば、推
定出力した制動トルク勾配の値に応じて、ドライバへブ
レーキに関する警告等を発する警告装置等にも適用可能
である。

【０１８４】さらに、制動トルク勾配推定装置５０を、
図３に示すように、制動トルク特性の限界を判定するた
めの限界判定装置５５として応用することができる。こ
の限界判定装置５５は、図２の制動トルク勾配勾配推定
装置５０の出力端に、演算された制動トルク勾配の値に
より制動トルク特性の限界を判定する限界判定手段５４
を接続してなるものである。

【０１８５】ここで、制動トルク特性とは、スリップ速
度に対する制動トルクの変化特性（図５参照）をいい、
制動トルク特性の限界とは、その変化特性が、ある状態
から異なる状態に遷移する際の境界をいう。例えば、図
５において、ピークμとなるスリップ速度より小さいス
リップ速度の領域からピークμ近傍となるスリップ速度
の領域に移行する際の限界（制動トルク勾配が０に近い
正値となる点）などが挙げられる。この限界を検出する
場合、限界判定手段５４は、０に近い正値を基準値とし
て記憶しておき、演算された制動トルク勾配がこの基準
値以上の場合は、限界でないと判定し、制動トルク勾配
が基準値より小さくなったとき、限界と判定する。そし
て、この限界判定結果を電気信号などにより出力する。

【０１８６】このような限界判定装置５５の出力信号
を、図２のＡＢＳ制御手段１５に入力するように構成し
ても良い。この場合、ＡＢＳ制御手段１５は、制動トル
ク特性が限界と判定されたとき、ブレーキ圧の低減指令
信号をＡＢＳ制御弁１６へ出力することによってタイヤ
ロックを防止する。

【０１８７】また、制御トルク勾配がピークμ近傍で急
激に変化する路面を走行する場合、ある１つの目標値に
追従させるサーボ制御が良好に機能しない場合があるの
で、限界判定装置５５により、制動トルク勾配が急激に
変化する限界を判定し、この判定結果に応じて制御系の
目標値を変更する制御を行うようにしても良い。これに
より、より良好な制御性能を得ることができる。（第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態として、参考発明としての制動
トルク勾配推定装置を図４を用いて説明する。なお、第
１及び第２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する。

【０１８８】図４に示すように、第３の実施の形態の制
動トルク勾配推定装置５７は、微小ゲインＧ_dを演算す
る微小ゲイン演算部２２と、演算された微小ゲインＧ_d
を制動トルク勾配に変換するための演算を行う制動トル
ク勾配演算部５６と、から構成される。

【０１８９】このうち微小ゲイン演算部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∞（(41)式）でブレーキ圧を微小励
振したときの、車輪速度信号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。なお、ブレーキ圧の微小励
振手段については後述する。

【０１９０】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１４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。

【０１９１】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。

【０１９２】ところで、既に述べたように、各制御ソレ
ノイドバルブ（バルブＳＦＲ、バルブＳＦＬ、バルブＳ
ＲＲ、バルブＳＲＬ）の増減圧時間をマスタシリンダ圧
（ブースター圧）に応じて制御することにより、所望の
ブレーキ力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ソレノ
イドバルブ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。

【０１９３】具体的な制御の内容として、図１５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（ブース
ター圧）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。

【０１９４】なお、ブレーキ圧微小振幅Ｐ_vは、マスタ
シリンダ圧（ブースター圧）、図１５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４のブレーキ圧微小振幅検
出部４２は、マスタシリンダ圧（ブースター圧）、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
を変換出力するテーブルとして構成することができる。

【０１９５】また、既に証明したように、微小ゲインＧ
_dと制動トルク勾配とは略比例の関係にあるので、図４
の制動トルク勾配演算部５６は、演算された微小ゲイン
Ｇ_dに対し、適当な比例係数を乗算する乗算器として構
成することができる。なお、微小ゲインＧ_dは、車速の
低下と共に増大する傾向にあるので、この比例係数を車
速に応じて変化させることにより、車速に依らず常に正
確な制動トルク勾配を演算することができる。

【０１９６】次に、第３の実施の形態の作用を説明す
る。ブレーキ圧が共振周波数ω∞で微小励振されると、
微小ゲイン演算部２２が微小ゲインＧ_dを演算し、制動
トルク勾配演算部５６がこの微小ゲインＧ_dを制動トル
ク勾配に変換出力する。

【０１９７】このように第３の実施の形態では、車輪運
動の動特性を的確に表す制動トルク勾配を簡単に演算で
きるので、摩擦状態に応じて種々の制御を行う技術に応
用可能となる。

【０１９８】例えば、図１のＡＢＳ制御手段１４或いは
図２のＡＢＳ制御手段１５が、制動トルク勾配推定装置
５６の演算結果を利用するように構成すれば、第１及び
第２の実施の形態のＡＢＳ制御装置と同様の効果を奏す
ることができる。

【０１９９】さらに、制動トルク勾配推定装置５７は、
上記例のようにＡＢＳ装置に適用する以外に、例えば、
推定出力した制動トルク勾配の値に応じて、ドライバへ
ブレーキに関する警告等を発する警告装置等にも適用可
能である。

【０２００】以上が、本発明の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種々に変更可能であ
る。

【０２０１】例えば、上記実施の形態のＡＢＳ制御装置
では、制動トルク勾配を０又は０に近い値とするように
ピークμ追随するように設計したが、制動トルク勾配を
０以外の基準値に制御するように設計することも可能で
ある。

【０２０２】また、第２の実施の形態の限界判定判定装
置５５を、第１の実施の形態の制動トルク勾配推定装置
８や、第３の実施の形態の制動トルク勾配推定装置５７
が推定した制動トルク勾配に基づく限界判定に適用する
ことも可能である。

【０２０３】また、第３の実施の形態で、ブレーキ圧の
微小励振手段を、制御ソレノイドバルブの増圧減圧のモ
ード切り替えにより実現したが、励振信号に応じて伸縮
する圧電アクチュエータを用いてブレーキディスクに直
接、ブレーキ圧微小励振を印加するようにしても良い。

【０２０４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１〜請求項４
の発明によれば、車輪速度や車体速度の比較またはスリ
ップ率の比較から車輪のロック状態を検出するのではな
く、車輪速度の時系列データから制動トルク勾配を推定
し、この制御トルク勾配に基づきブレーキ力を制御する
ようにしたので、走行路面の状態に係わらず安定かつ快
適なアンチロックブレーキ制御を高精度で行うことがで
きる、という優れた効果が得られる。

【０２０５】さらに、請求項２〜請求項４の発明によれ
ば、車輪速度の変化に関する物理量の履歴及び車輪速度
の変化の変化に関する物理量の履歴を表す物理量の少数
の行列要素を同定すべきパラメータとしたので、演算精
度の向上及び演算時間の短縮化が図れると共に、車輪速
度のみを検出すれば済むため装置を簡素できるというさ
らなる効果がある。

【０２０６】また、請求項５及び請求項６の発明によれ
ば、車輪速度や車体速度の比較またはスリップ率の比較
から車輪のロック状態を検出するのではなく、車輪減速
度及びブレーキトルクなどの時系列データから制動トル
ク勾配を推定し、この制御トルク勾配に基づきブレーキ
力を制御するようにしたので、走行路面の状態に係わら
ず安定かつ快適なアンチロックブレーキ制御を高精度で
行うことができる、という優れた効果が得られる。

【０２０７】さらに、請求項５及び請求項６の発明によ
れば、勾配モデルで近似された運動状態を、同定すべき
パラメータである制動トルク勾配、制動トルクの変化に
関する物理量及びスリップ速度の変化に関する物理量の
間の関係に帰着し、この関係にオンラインのシステム同
定手法を適用することにより、制動トルク勾配を推定す
るようにしたので、同定パラメータを１つとすることが
でき、大幅な演算精度の向上及び演算時間の短縮化が図
れるというさらなる効果がある。

【０２０８】また、請求項７の発明によれば、各車輪の
運動状態と、車体の運動状態と、平衡点周りのスリップ
速度の攪乱に対する制動トルクの非線形変動及び制動ト
ルク勾配の非線形変動を第１及び第２の範囲以内に変動
する線形変動で表した第１及び第２のモデルと、に基づ
いて第１及び第２の範囲が所定の許容範囲内に収まり、
かつ第２のモデルの制動トルクの勾配がトルク勾配推定
手段が推定した制動トルク勾配に一致するようなブレー
キ力の操作量を演算するようにしたので、４輪の干渉も
考慮に入れたきめ細かなアンチロックブレーキ制御を行
うことができる、というさらなる効果が得られる。

【０２０９】また、請求項８の発明によれば、車輪速度
の時系列データのみから少数パラメータで制動トルク勾
配を推定するようにしたので、演算精度の向上及び演算
時間の短縮化が図れると共に、車輪速度のみを検出すれ
ば済むため装置を簡素できるという効果が得られる。

【０２１０】さらに、請求項９の発明によれば、車輪速
度の変化に関する物理量の履歴及び車輪速度の変化の変
化に関する物理量の履歴を表す物理量の少数の行列要素
を同定すべきパラメータとして制動トルク勾配を推定可
能としたので、演算精度の向上及び演算時間の短縮化が
図れると共に、車輪速度のみを検出すれば済むため装置
を簡素できるというさらなる効果が得られる。

【０２１１】また、請求項１０及び請求項１１の発明に
よれば、勾配モデルで近似された運動状態を、同定すべ
きパラメータである制動トルク勾配、制動トルクの変化
に関する物理量及びスリップ速度の変化に関する物理量
の間の関係に帰着し、この関係にオンラインのシステム
同定手法を適用することにより、制動トルク勾配を推定
するようにしたので、同定パラメータを１つとすること
ができ、大幅な演算精度の向上及び演算時間の短縮化が
図れるというさらなる効果が得られる。

【０２１２】

【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
ブレーキ制御装置及び制動トルク勾配推定装置の構成を
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
ブレーキ制御装置及び制動トルク勾配推定装置の構成を
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限界判定装置
の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る制動トルク勾
配推定装置の構成を示すブロック図である。

【図５】スリップ速度と、制動トルク及び制動トルク勾
配との関係を示す図である。

【図６】スリップ速度の関数としての制動トルクＦ_i及
び制動トルク勾配Ｇ_iの変化を示す図であって、（ａ）
は制動トルクＦ_iの変動の上限下限を、（ｂ）は制動ト
ルク勾配Ｇ_iの変動の上限下限を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る車輪速検出手段の構
成を説明するための図であって、（ａ）は車輪速検出手
段の構成図、（ｂ）はピックアップコイルに発生する交
流電圧の時間的変化を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態に係るＡＢＳ制御弁の構成
を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態に係るＡＢＳ制御弁を含む
システム油圧回路の構成を示す図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係るＡＢＳ制御
の流れを示すフローチャートである。

【図１１】本発明の実施の形態に係るＡＢＳ制御が適用
される車両の力学モデルを示す図である。

【図１２】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１３】スリップ速度に対する摩擦係数μの変化特性
を示すと共に、微小ゲインが制動トルク勾配と等価であ
ることを説明するため、微小振動の中心の回りのμの変
化が直線で近似できることを示す図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る微小ゲイン
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１５】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ソレノイドバルブへの指令を
示す図である。

【図１６】従来のアンチロックブレーキ制御装置で用い
られる車体速度の推定方法の概要を示す線図である。

【図１７】タイヤと路面との間の摩擦係数μのスリップ
率に対する特性を示す線図である。

【図１８】従来の車体速度推定部を用いたＡＢＳ制御装
置のブロック図である。

【符号の説明】

１０車輪速検出手段１２トルク勾配推定手段１４ＡＢＳ制御手段１５ＡＢＳ制御手段１６ＡＢＳ制御弁２２微小ゲイン演算部４０車輪速微小振幅検出部４２ブレーキ圧微小振幅検出部５０制動トルク勾配推定装置５１ブレーキトルク検出手段５２車輪減速度検出手段５３トルク勾配推定手段５４限界判定手段５５限界判定装置５６制動トルク勾配演算部５７制動トルク勾配推定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献特開平８−201235（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−85751（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−166152（ＪＰ，Ａ) 特開平５−39018（ＪＰ，Ａ) 特開平４−224447（ＪＰ，Ａ) 特開平８−324414（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−224913（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−201103（ＪＰ，Ａ) 特開平８−318842（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/00,8/32 - 8/96

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のサンプル時間毎に車輪速度を検出
する車輪速検出手段と、前記車輪速検出手段により検出された車輪速度の時系列
データのみを検出対象として用いて、スリップ速度に対
する制動トルクの勾配を推定するトルク勾配推定手段
と、前記トルク勾配推定手段により推定された制動トルクの
勾配が基準値を含む所定範囲の値となるように車輪に作
用するブレーキ力を制御する制御手段と、を含むアンチロックブレーキ制御装置。
【請求項２】前記トルク勾配推定手段は、検出された車輪速度の時系列データに基づいて、車輪速
度の変化に関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関
する物理量を演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段により演算された車輪速度の変化に
関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関する物理量
に基づいて、車輪速度の変化に関する物理量の履歴及び
車輪速度の変化の変化に関する物理量の履歴を表す物理
量を演算し、該物理量から制動トルクの勾配を推定する
第２の演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項１のアンチロックブレ
ーキ制御装置。
【請求項３】前記第２の演算手段は、制動トルク及びブレーキトルクが作用した場合の車輪の
運動状態を、前記制動トルクがスリップ速度に対し制動
トルクの勾配に応じて一次関数的に変化する勾配モデル
により近似すると共に、近似された前記運動状態を、同定すべきパラメータであ
るスリップ速度に対する制動トルクの勾配、車輪速度の
変化に関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関する
物理量の関係に予め変換しておき、前記第１の演算手段により演算された車輪速度の変化に
関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関する物理量
を前記関係に順次当てはめた各データに対し、オンライ
ンのシステム同定手法を適用することにより、スリップ
速度に対する制動トルクの勾配を推定することを特徴と
する請求項２のアンチロックブレーキ制御装置。
【請求項４】前記第１の演算手段は、車輪番号ｉの車
輪においてサンプル時刻ｋ（ｋ＝1 、2 、......）で検
出された車輪速度の時系列データをωi [k]、前記サン
プル時間をτ、車輪慣性をＪとしたとき、車輪速度の変
化に関する物理量として、【数１】を演算し、車輪速度の変化の変化に関する物理量とし
て、ｙi [k] ＝−ωi [k] ＋ 2ωi [k−1]−ωi [k−2] を演算すると共に、前記第２の演算手段は、車輪速度の変化に関する物理量
の履歴及び車輪速度の変化の変化に関する物理量の履歴
を表す物理量θi を、忘却係数をλ、行列の転置を"T "
として、【数２】＾という漸化式から推定し、推定値θ_iの行列の第一要
素をスリップ速度に対する制動トルクの勾配として求め
ることを特徴とする請求項２のアンチロックブレーキ制
御装置。
【請求項５】所定のサンプル時間毎に検出された車輪
減速度の時系列データ、及び所定のサンプル時間毎に検
出されたブレーキトルク又は該ブレーキトルクに関連し
た物理量の時系列データに基づいて、スリップ速度に対
する制動トルクの勾配を推定するトルク勾配推定手段
と、前記トルク勾配推定手段により推定された制動トルクの
勾配が基準値を含む所定範囲の値となるように車輪に作
用するブレーキ力を制御する制御手段と、を有するアンチロックブレーキ制御装置であって、前記トルク勾配推定手段は、制動トルク及びブレーキトルクが作用した場合の車輪の
運動状態を、前記制動トルクがスリップ速度に対し制動
トルクの勾配に応じて一次関数的に変化する勾配モデル
により近似すると共に、近似された前記運動状態を、同定すべきパラメータであ
るスリップ速度に対する制動トルクの勾配、それぞれブ
レーキトルクと車輪減速度とにより表わされた制動トル
クの変化に関する物理量及びスリップ速度の変化に関す
る物理量の間の関係に予め変換しておき、検出された車輪減速度の時系列データ及び検出されたブ
レーキトルク又は該ブレーキトルクに関連した物理量の
時系列データを前記関係に順次当てはめた各データに対
し、オンラインのシステム同定手法を適用することによ
り、スリップ速度に対する制動トルクの勾配を推定する
ことを特徴とするアンチロックブレーキ制御装置。
【請求項６】前記トルク勾配推定手段は、車輪番号ｉの車輪においてサンプル時刻ｊでの車輪減速
度の時系列データをｙi ［ｊ］、ブレーキトルクの時系
列データをＴbi［ｊ］、前記所定のサンプル時間をτ、
車輪慣性をＪ、車輪半径をＲc 、車両質量をＭとし、各車輪のブレーキトルクの時系列データを各成分に持つ
ベクトルをＴb ［ｊ］、各車輪の車輪減速度の時系列デ
ータを各成分に持つベクトルをｙ［ｊ］、単位行列を
Ｉ、対角成分が｛（Ｊ／ＭＲc 2 ）＋１｝で非対角成分
がＪ／ＭＲc 2 の行列をＡとしたとき、制動トルクの変化に関する物理量ｆ及びスリップ速度の
変化に関する物理量φを、【数３】により表し、近似された前記運動状態を、同定すべきパラメータであ
る各車輪毎の制動トルクの勾配を対角成分に持ち非対角
成分は０である行列をＫとして、Ｋ・φ ＝ｆの関係式に予め変換しておき、検出された車輪減速度の時系列データｙi ［ｊ］（ｊ＝
1,2,3,..... ）及び検出されたブレーキトルクの時系列
データＴbi［ｊ］（ｊ＝1,2,3,..... ）を前記関係式に
順次当てはめた各データに対し、オンラインのシステム
同定手法を適用することにより、各車輪毎の制動トルク
の勾配を推定することを特徴とする請求項５のアンチロ
ックブレーキ制御装置。
【請求項７】前記制御手段は、各車輪に発生した制動トルクが最大となるスリップ速度
を各車輪の平衡点として、前記制動トルク及び前記平衡
点の周りで作用するブレーキ力の操作量が各車輪に作用
した場合の各車輪の運動状態と、各車輪に発生した制動トルクが車体全体へ作用した場合
の車体の運動状態と、前記平衡点周りの各車輪のスリップ速度の攪乱に対する
各車輪の制動トルクの非線形変動を、各車輪のスリップ
速度の攪乱に対して第１の範囲以内で変動する線形変動
で表した第１のモデルと、前記平衡点周りの各車輪のスリップ速度の攪乱に対する
各車輪の制動トルクの勾配の非線形変動を、各車輪のス
リップ速度の攪乱に対して第２の範囲以内で変動する線
形変動で表した第２のモデルと、に基づいて、前記第１の範囲及び第２の範囲が所定の許
容範囲内に収まり、かつ前記第２の範囲が所定の許容範
囲以内に収まるように設計された前記第２のモデルの制
動トルクの勾配が前記トルク勾配推定手段が推定した制
動トルクの勾配に一致するような前記各車輪のブレーキ
力の操作量を演算し、演算された各車輪のブレーキ力の操作量に基づいて、各
車輪に作用するブレーキ力を制御することを特徴とする
請求項１乃至請求項６のいずれか１項のアンチロックブ
レーキ制御装置。
【請求項８】所定のサンプル時間毎に車輪速度を検出
する車輪速検出手段と、前記車輪速検出手段により検出された車輪速度の時系列
データのみを検出対象として用いて、スリップ速度に対
する制動トルク又は駆動トルクの勾配を推定するトルク
勾配推定手段と、前記トルク勾配推定手段により推定された制動トルク又
は駆動トルクの勾配の推定値を出力する出力手段と、を含むトルク勾配推定装置。
【請求項９】前記トルク勾配推定手段は、検出された車輪速度の時系列データに基づいて、車輪速
度の変化に関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関
する物理量を演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段により演算された車輪速度の変化に
関する物理量及び車輪速度の変化の変化に関する物理量
に基づいて、車輪速度の変化に関する物理量の履歴及び
車輪速度の変化の変化に関する物理量の履歴を表す物理
量を演算し、該物理量から制動トルク又は駆動トルクの
勾配を推定する第２の演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項８のトルク勾配推定装
置。
【請求項１０】所定のサンプル時間毎に検出された車
輪減速度の時系列データ、及び所定のサンプル時間毎に
検出されたブレーキトルク又は該ブレーキトルクに関連
した物理量の時系列データに基づいて、スリップ速度に
対する制動トルクの勾配を推定するトルク勾配推定手段
と、前記トルク勾配推定手段により推定された制動トルクの
勾配の推定値を出力する出力手段と、を有する制動トルク勾配推定装置であって、前記トルク勾配推定手段は、制動トルク及びブレーキトルクが作用した場合の車輪の
運動状態を、前記制動トルクがスリップ速度に対し制動
トルクの勾配に応じて一次関数的に変化する勾配モデル
により近似すると共に、近似された前記運動状態を、同定すべきパラメータであ
るスリップ速度に対する制動トルクの勾配、それぞれブ
レーキトルクと車輪減速度とにより表わされた制動トル
クの変化に関する物理量及びスリップ速度の変化に関す
る物理量の間の関係に予め変換しておき、検出された車輪減速度の時系列データ及び検出されたブ
レーキトルク又は該ブレーキトルクに関連した物理量の
時系列データを前記関係に順次当てはめた各データに対
し、オンラインのシステム同定手法を適用することによ
り、スリップ速度に対する制動トルクの勾配を推定する
ことを特徴とする制動トルク勾配推定装置。
【請求項１１】前記トルク勾配推定手段は、車輪番号ｉの車輪においてサンプル時刻ｊでの車輪減速
度の時系列データをｙi ［ｊ］、ブレーキトルクの時系
列データをＴbi［ｊ］、前記所定のサンプル時間をτ、
車輪慣性をＪ、車輪半径をＲc 、車両質量をＭとし、各車輪のブレーキトルクの時系列データを各成分に持つ
ベクトルをＴb ［ｊ］、各車輪の車輪減速度の時系列デ
ータを各成分に持つベクトルをｙ［ｊ］、単位行列を
Ｉ、対角成分が｛（Ｊ／ＭＲc 2 ）＋１｝で非対角成分
がＪ／ＭＲc 2 の行列をＡとしたとき、制動トルクの変化に関する物理量ｆ及びスリップ速度の
変化に関する物理量φを、【数４】により表し、近似された前記運動状態を、同定すべきパラメータであ
る各車輪毎の制動トルクの勾配を対角成分に持ち非対角
成分は０である行列をＫとして、Ｋ・φ ＝ｆの関係式に予め変換しておき、検出された車輪減速度の時系列データｙi ［ｊ］（ｊ＝
1,2,3,..... ）及び検出されたブレーキトルクの時系列
データＴbi［ｊ］（ｊ＝1,2,3,..... ）を前記関係式に
順次当てはめた各データに対し、オンラインのシステム
同定手法を適用することにより、各車輪毎の制動トルク
の勾配を推定することを特徴とする請求項１０の制動ト
ルク勾配推定装置。