(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の空気圧を保持するエアタンクと、
制御信号電圧に対応して該エアタンクからの空気圧を制御して出力する電圧−空圧変換装置と、
該電圧−空圧変換装置の出力空気圧を油圧に変換してブレーキ部に与える空圧−油圧変換装置と、
該空圧−油圧変換装置の出力油圧を検出する油圧センサと、
車両の実減速度を検出する減速度検出手段と、
該検出された油圧及び実減速度並びに各々の平均値を用いて該ブレーキ部の油圧−車両減速度変換係数を推定し、目標減速度と該実減速度との差分減速度に、該推定した変換係数及び両変換装置の変換係数の各逆数を乗算した該制御信号電圧を発生するコントローラと、
を備えたことを特徴とするブレーキ制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
該減速度検出手段が、前後加速度センサであることを特徴としたブレーキ制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
該減速度検出手段が、車速センサの出力信号の微分値を求めることを特徴としたブレーキ制御装置。
【請求項４】
請求項３において、
該コントローラが、該推定値の初期値として該車速センサの出力信号を用いることにより、車速−車両減速度のマップから求めたデフォルト値を用いることを特徴としたブレーキ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブレーキ制御装置に関し、特に与えられた目標減速度に基づいて自動的に制動力を発生させるブレーキ制御装置に関するものである。
【０００２】
近年、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）関連の実用化の研究が盛んになり、これに伴い自動的に制動力を発生させるブレーキ制御装置の研究・開発が進んで来ている。
【０００３】
【従来の技術】
図４は従来から知られているブレーキ制御装置を示している。この従来例においては、エアポンプ１で発生されたエアはドライヤ２で乾燥された後、エアタンク３に貯蔵される。
【０００４】
このエアタンク３はデュアルチェックバルブ（Ｄ／ＣＶ）４を介して電圧−空圧変換装置（電磁比例空気圧制御弁）５に接続されており、この電圧−空圧変換装置５は更にデュアルチェックバルブ６を介して空圧−油圧変換装置としてのサーボユニット７に接続されている。
【０００５】
このサーボユニット７はブレーキオイルタンク（図示せず）からの油圧を、デュアルチェックバルブ６からの入力空気圧をパイロットバルブ７ａで受けて、これに対応した制御油圧を出力し、これを例えば車輪に設けた油圧ブレーキ９に供給している。
【０００６】
また、１０はコントローラであり、上記のように自動的に制動力を発生させるブレーキ制御装置として外部から目標減速度βTを入力するとともに前後加速度センサ１１で検出した加速度（この場合は減速度）βiを入力し、所定の演算を行って制御信号電圧Ｕを生成し、電圧−空圧変換装置５に与えるものである。
【０００７】
なお、デュアルチェックバルブ４，６の間には電圧−空圧変換装置５と並列にフットブレーキ１３が設けられている。これは、変換装置５が故障した場合などのためフットブレーキ１３を操作することによりそのブレーキバルブ（図示せず）を介してエアタンク３のエアがデュアルチェックバルブ４，６よりサーボユニット７に送られ、障害が復旧するまで手動状態にするためである。
【０００８】
図５には図４に示した従来例の制御ブロック図が示されている。この制御ブロック図において、コントローラ１０は目標減速度βTと前後加速度センサ１１で検出された減速度βiとを入力し、その差分（βT−βi）を求めてブレーキ系統２０に与えるための制御信号電圧Ｕを生成するブレーキ系統入力換算部２２を有している。
【０００９】
この場合、ブレーキ系統２０は図示のように電圧−空圧変換装置５と空圧−油圧変換装置７とブレーキ部９で構成されており、それぞれ変換係数Ｋva，Ｋao，Ｋvを有している。
したがって、制御信号電圧Ｕはブレーキ系統入力換算部２２において下記の式により与えられる。
【００１０】
【数１】
0004051753.tif 000002
【００１１】
すなわち、制御信号電圧Ｕは、上記の変換係数Ｋva，Ｋao，Ｋvの逆数を目標減速度とフィードバック減速度との偏差（βT−βi）に対して乗算することにより求められ、ブレーキ系統２０における各変換装置５，７，９の変換特性の影響を受けることを示している。
【００１２】
したがって、制御信号電圧Ｕを用いると、電圧−空圧変換装置５を経由した空圧−油圧変換装置７の出力は次式で与えられる。
【数２】
Ｐoil＝Ｋva×Ｋao×Ｕ                          ・・・式（２）
【００１３】
さらに、この油圧出力Ｐoilを用いると、油圧ブレーキ９の出力減速度は次式で与えられる。
【数３】
βi＝Ｋv×Ｐoil                              ・・・式（３）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術においては、目標減速度βTと現在の実減速度βiとの差分をとってブレーキ系統２０に対する制御（ＰＩＤ制御）を行っているが、図５に示すように油圧ブレーキ９における油圧−車両減速度特性（Ｋv）は非線形特性を示すものであり、特に大型トラックなどにおいてはブレーキライニング特性（摩擦材）が温度により特性が大きく変化し、非線形特性を示すことが知られている。
【００１５】
これには、具体的に次のような原因が挙げられる。
（１）総重量が重い（積車で乗用車の１２〜１５倍程度）
（２）荷の載せ降ろしなどによる積載条件の変化が大きい（空積差１０トン）
（３）車両重量が重い分、ブレーキング時のエネルギー変化による加熱発熱量が大きく、１回の制動中でも開始時と終了時ではブレーキ圧と制動力の特性が大きく異なる。
【００１６】
人間が運転する場合には、上記（２）及び（３）の特性変化は運転者がブレーキペダル踏力と減速度の感覚からブレーキ踏力を絶えず修正しながら操作することで所望の特性を引き出しているが、上記のように自動的にブレーキ制御を行う場合には、このような特性の変化を如何にブレーキ系統に反映させるかが制御性能を左右する要因となる。
【００１７】
このように、油圧ブレーキ９の変換係数としては、上記のような定数Ｋvを一律に用いることができないという課題があった。
そこで本発明は、非線形特性を示すブレーキライニング特性を考慮して制御性及び安定性を向上させたブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るブレーキ制御装置は、所定の空気圧を保持するエアタンクと、制御信号電圧に対応して該エアタンクからの空気圧を制御して出力する電圧−空圧変換装置と、該電圧−空圧変換装置の出力空気圧を油圧に変換してブレーキ部に与える空圧−油圧変換装置と、該空圧−油圧変換装置の出力油圧を検出する油圧センサと、車両の実減速度を検出する減速度検出手段と、該検出された油圧及び実減速度並びに各々の平均値を用いて該ブレーキ部の油圧−車両減速度変換係数を推定し、目標減速度と該実減速度との差分減速度に、該推定した変換係数及び両変換装置の変換係数の各逆数を乗算した該制御信号電圧を発生するコントローラと、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
すなわち本発明におけるコントローラは、従来例のような目標減速度と現在の減速度との偏差のみから制御量を決定するのではなく、ブレーキ油圧−車両減速度の関係（ブレーキライニング特性）をその入力と出力の関係から推定値として求め、これをブレーキ系統へ入力するための換算に際して修正を行う。
【００２０】
この推定値は、油圧センサによって検出された油圧及び減速度検出手段によって検出された実減速度に基づいて求めるので、常に変化し得る値となっている。この推定値をブレーキ部の油圧−車両減速度特性の変換係数とし、この逆数と、電圧−空圧変換装置の変換係数及び空圧−油圧変換装置の変換係数の各逆数を、車両目標減速度と該実減速度との差分減速度に乗算することにより、ブレーキ特性の変化を考慮し、ブレーキ系統の変換特性の影響を排除している。
【００２１】
このようにして制御精度の向上と制御性（収れん性）及び安定性を向上させることが可能となる。
また、制御システム上一番不確実な要素を制御中に直接推定しながら制御するので、短い時間内では線形と見做して制御が可能となり従来の延長線上での扱いが可能となる。
【００２２】
なお、上記の減速度検出手段には、前後加速度センサ、あるいは車速センサの出力信号の微分値により求めることができる。
また、該コントローラは、該推定値の初期値として車速センサの出力信号を用いることにより、車速−車両減速度のマップから求めたデフォルト値を用いることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るブレーキ制御装置の一実施例を示したもので、この実施例と図４に示した従来例とを比較すると、サーボユニット７から油圧ブレーキ９に至る油圧経路に油圧センサ８を設け、この油圧センサ８の検出信号Ｐoil-iをコントローラ１０における演算要素に付加し、その演算結果により従来例とは異なった制御信号電圧Ｕを電圧−空圧変換装置５に与える点が異なっている。なお、本実施例においては車速センサ１２も用いられているが、これは後述するように初期時においてのみ使用されるものである。
【００２４】
図２は図１に示した本発明に係る油圧ブレーキ制御装置の制御ブロック図を示したもので、この制御ブロック図と図５に示した従来例の制御ブロック図とを比較すると、本発明においては空圧−油圧変換装置７の出力油圧を油圧センサ８によって検出した信号Ｐoil-iと、前後加速度センサ１１によって検出した現在の実減速度βiとを入力して油圧ブレーキ９における油圧−車両減速度特性Ｋvを推定して、この推定値Ｋv*を油圧ブレーキ系統入力換算部２２に与える推定部２１を含む点が異なっている。
【００２５】
次に、上記の実施例の動作を、図３に示したコントローラ１０に格納され且つ実行されるフローチャートを参照して以下に説明する。
まずコントローラ１０は目標減速度βTを入力する（ステップＳ１）。これは、上記のように自動油圧ブレーキ制御を行うような場合に外部から与えられるものである。
【００２６】
この後、本実施例による制御中か否かを判定する（ステップＳ２）。これは、例えば制御フラグ（図示せず）を用いることにより、現在制御しているか否かを判定することが可能である。
【００２７】
このステップＳ２において、最初は非制御中（初期状態）であるので、まだ推定部２１による推定値Ｋv*（ステップＳ１１）は求められていない。従って、この推定値Ｋv*の代用値として、まず車速センサ１２の出力信号を取り込み（ステップＳ３）、この取り込んだ車速値に基づき、予め用意した車速−減速度による特性値Ｋvdをデフォルトマップより読み出す（ステップＳ４）。
【００２８】
このようにして推定を行う前のデフォルトＫvd値を求めておき、加速度センサ１１から現在の実減速度βiを取り込む（ステップＳ５）。
そして、目標減速度βTと実減速度βiとの偏差（βT−βi）を算出する（ステップＳ６）。
【００２９】
このようにして、デフォルト値Ｋvdと偏差（βT−βi）とが得られ、且つ電圧−空圧変換装置５の特性Ｋvaと空圧−油圧変換装置７の特性Ｋaoは予め分かっておりメモリ（図示せず）に予め記憶されているので、これらの係数Ｋvd, Ｋva, Ｋaoと偏差（βT−βi）とを用いることにより制御信号電圧Ｕを上記の式（１）と同様にして求めることができる（ステップＳ７）。
【００３０】
この制御信号電圧Ｕはコントローラ１０のブレーキ系統入力換算部２２から電圧−空圧変換装置５に与えられることになるので、電圧−空圧変換装置５はこの制御信号電圧Ｕを対応する空圧出力に変換し、エアタンク３からのエアをその空圧によりサーボユニット７のパイロットバルブ７ａに与える。
【００３１】
そして、サーボユニット７は入力した空圧に対応した油圧を出力し、ブレーキ部９のシリンダに与えて制動力を発生させる。
この時、油圧センサ８の出力値Ｐoil-iがコントローラ１０に与えられる（ステップＳ９）とともに、実減速度βiが加速度センサ１１からコントローラ１０にフィードバックされる（ステップＳ１０）。
【００３２】
これらの入力信号Ｐoil-i及び実減速度βiを入力した推定部２１は推定値Ｋv*を生成する（ステップＳ１１）。
この推定値Ｋv*の演算は下記の式によって行われる。
【００３３】
【数４】
0004051753.tif 000003
【００３４】
すなわち、推定値Ｋv*は、図２に示す推定部２１において現時点（ｉ）での油圧Ｐoil-iと実減速度βiのそれぞれのＮ個分における平均値Ｐoil-av及びβavを用いて求めることができる。
従って、ステップＳ１２においてｉ＝Ｎになるまでこの演算を繰り返し、ｉ＝Ｎになった時点でステップＳ５に戻る。
【００３５】
このようにして推定値Ｋv*が求められたので、ステップＳ２においては今度は制御中であることがわかるので、再度実減速度βiを取り込み（ステップＳ５）、偏差（βT−βi）の算出を行い（ステップＳ６）、次式により制御信号電圧Ｕを算出する（ステップＳ７）。
【００３６】
【数５】
0004051753.tif 000004
【００３７】
この場合の制御信号電圧Ｕは上記の式（４）に示す如く推定値Ｋv*を用いて求められた値であり、この推定値Ｋv*を含んだ制御信号電圧Ｕを電圧−空圧変換装置５に与えて上記と同様のブレーキ制御を行う。
【００３８】
このようにして、コントローラ１０は推定部２１によって生成された推定値Ｋv*をブレーキ系統入力換算部２２において上記の式（５）の如く逆数演算を行って制御信号電圧Ｕを生成している。
【００３９】
なお、上記の実減速度については加速度センサを用いなくても車速センサの変化を用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るブレーキ制御装置によれば、ブレーキ部に与えられる油圧と現在の実減速度に基づいてブレーキ部の油圧−車両減速度特性の変換係数を推定し、目標減速度と実減速度との差分減速度に、該推定した変換係数と電圧−空圧変換装置及び空圧−油圧変換装置の各変換係数の逆数を乗算してブレーキ系統の入力側に位置する電圧−空圧変換装置への制御信号電圧を発生するように構成したので、次のような効果が期待できる。
【００４１】
（１）特性変化の大きい油圧ブレーキライニング特性を入力と出力の関係から推定し制御量に反映させているので制御精度が向上し制御性（収れん性）及び安定性が向上する。
【００４２】
（２）システム上一番不確実な要素を制御中に直接推定しながら制御することにより短い時間内で線形と見做して制御が可能となり複雑な非線形理論を用いなくても線形制御の延長線上で精度の高い制御効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブレーキ制御装置の実施例を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るブレーキ制御装置の制御系統ブロック図である。
【図３】本発明に係るブレーキ制御装置に用いられるコントローラで実行される制御プログラムのフローチャート図である。
【図４】従来例のブロック図である。
【図５】従来例の制御系統ブロック図である。
【符号の説明】
１  エアポンプ
２  ドライヤ
３  エアタンク
４，６  デュアルチェックバルブ
５  電圧−空圧変換装置
７  サーボユニット
７ａ  パイロットバルブ
８  油圧センサ
９  ブレーキ部
１０  コントローラ
１１  前後加速度センサ
１２  車速センサ
１３  フットブレーキバルブ
２１  推定部
２２  ブレーキ系統入力換算部
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0004051753.tif 000005
【図２】
0004051753.tif 000006
【図３】
0004051753.tif 000007
【図４】
0004051753.tif 000008
【図５】
0004051753.tif 000009