专利名称：车用制动系统以及控制该制动系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种制动系统以及控制该制动系统的方法。
背景技术：
一种抗滑(防抱死)制动系统(ABS)在紧急制动过程中防止车轮抱死，并允许在紧急制动过程中进行转向操作，该系统是一种通常所说的主动安全装置。
下述的制动系统已经为大家所知。
(1)其防抱死控制根据指示行驶车辆动量的指数而改变的系统(参见日本专利申请公开10-6968号)。
(2)在确定ABS控制策略中考虑用以指示车辆行驶状态的物理量的系统(参见日本专利申请公开19512766号)。
(3)基于实际横摆率和目标横摆率的偏差来设定防抱死控制所需的控制量的系统(参见日本专利申请公开4-185562号)。
(4)在车辆处于不足转向/过度转向的状态中，控制防抱死控制的目标滑移率的临界值的系统(参见日本专利申请公开2-283555号)。
但是，相关技术制动系统中，制动力在ABS控制过程中有时可能会根据路面条件而减小。
发明内容
鉴于前面提及的情况，本发明能够实现。本发明的目的是提供一种在ABS控制过程中能够抑制制动力减小的制动系统。
为了达到上述目标，根据本发明第一方面，制动系统包括一个制动装置，用以将制动力施加到车辆各车轮，以及一种控制装置，其通过控制制动装置控制施加到各车轮的制动力，使车轮的实际滑移率与目标滑移率。使用该制动系统，在特定制动控制模式下目标滑移率设置成以便防止车轮的实际滑移率超过参考值，因此避免车轮抱死，该控制装置在制动控制模式下设置目标滑移率的第一修正，使车辆的实际横摆率和目标横摆率一致。此外，如果预测到车辆的制动力减小，该控制装置通过调节目标滑移率，确保作用在车轮上的纵向力大于用由第一修正所确定的或应该确定的目标滑移率所得到的纵向力。
根据上述的制动系统，在特定制动控制模式过程中，可以防止车轮被抱死并且在制动过程中允许转向操作。此外，车辆的实际横摆率被控制在目标横摆率，因此可以相对于横摆方向稳定车辆行为。如果预测到车轮的制动力减小，那么，通过调节目标滑移率，确保作用在车轮上的纵向力大于用由第一修正所确定的或应该被确定的目标滑移率所得到的纵向力，这种制动力的减小可以被抑制。
在上述的制动系统中，当车辆转弯时可以进行第一修正，以提高车辆的转弯力性能。
当滑移率减小时，车辆的侧偏力也减小。因此，减小滑移率将提高车辆在转向不足状况下的转弯力性能，并在车辆转弯时使实际横摆率接近目标横摆率。请注意许多车辆是FF车辆，这往往比较容易进入转向不足状态。
在上述的制动系统中，控制装置可能增大由第一修正所确定的目标滑移率以引起目标滑移率的调整。
在这种情况下，增大曾经为了确保侧偏力而减小的目标滑移率。以这种方式，车轮的纵向力增大，与其说使转弯力性能的提高还不如说是制动力的提高。
在上述的制动系统中，同样，控制装置可以禁止(或消除)第一修正引起的目标滑移率调整。由于第一修正减小目标滑移率，禁止第一修正可以确保目标滑移率大于由第一修正确定的值。因此，为了确保侧偏力增大，增大目标滑移率和曾经为了确保侧偏力而减小的车轮纵向力，并且提高制动力，因此应该给予比车辆转弯力性能更高的优先权。
例如，预测到车辆的制动力减小(i)当车辆行驶在道路上，其路面状况不良时(在下文中相应的地方称为“路面较差的道路”)；(ii)当左右车轮所在区域之间的路面摩擦系数μ存在差别时；或者(iii)当任一车轮的制动装置存在异常时。
当车辆行驶在较差的路面道路上时，车轮和路面接触的时间较缩短，因此制动力趋于减小。根据上述的制动系统，因此，给予较高优先权确保制动力。
如果左右车轮所在区域之间的路面摩擦系数μ在存在差别，在特定制动模式过程中，处于较高μ值的路面一边的车轮的制动力被减小，以将车辆的横摆率保持在目标值。因此，在这种情况下，预测到减小制动力，并给予较高优先级以确保制动力。
至于制动装置的异常，当制动盘磨损太多或者完全磨损或者制动液管道失效时，这样的异常可以被检测到。因此，在这种情况下，同样，给予较高优先权以确保制动力。
在第一修正中考虑车辆的转弯力性能，目标横摆率的确定如下所示。
也就是，如果实际横摆率小于目标横摆率，当车辆转弯时，进行第一修正，使车辆转弯时位于外侧的车轮的目标滑移率将相对于另一侧的另一车轮的目标滑移率减小，以提高车辆转弯力性能。
以这种方式，通过减小外侧车轮的目标滑移率，该车轮在车辆转弯时受到相对较大的载荷，即，通过增大车轮的侧偏力，车辆的转弯力性能将提高，并且车辆的实际横摆率接近目标横摆率。
目标横摆率可以根据车速和车辆的转向角度设定，该转向角度相应于一个特定的车轮转角。
例如，上述制动力系统最好是，车辆的车轮分别指右车轮和左车轮，控制装置根据车辆的行驶速度和车辆的转向角度计算出目标横摆率，并且控制装置通过修正右车轮的目标滑移率和左车轮的目标滑移率来进行第一修正，这样使计算得到的目标横摆率和实际横摆率趋向相等。
在ABS控制过程中，目标滑移率可以设置在一个滑移率范围内，在该范围内摩擦力最大，也就是，通常称为μ-峰值范围。但是，单独执行这样一种控制不能达到足够的侧偏力，因此不能提高车辆的转弯力性能。因此，当车辆转弯时，在检测到实际横摆率时通过减小目标滑移率，使侧偏力增大以提高车辆转弯力性能。在该方式下，实际横摆率将接近目标横摆率。如果转向角度(方向盘)和车速确定了，就可以确定转弯半径。如果计算出在该转弯半径的情况下产生的离心力，就可以确定目标横摆率。
同样，在上述的制动装置中，由控制装置确定的目标滑移率取决于液体压力的时间积分值。也就是，当目标横摆率已经确定时，目标滑移率就可以确定。但是，由控制装置确定的目标滑移率取决于施加于制动装置的液体压力时间积分值。因此，控制液体压力的时间积分值是可行的。
本发明第二方面涉及控制向车辆的车轮施加制动力的制动装置的方法。这种方法包括如下步骤当车轮的实际滑移率超过参考值时，控制制动装置提供给各车轮的制动力，使实际滑移率和目标滑移率一致并且因此防止车轮被抱死；对目标滑移率进行第一修正，使车轮的实际横摆率将和目标横摆率一致；如果预测到车辆的制动力减小，确保通过调节目标滑移率，使作用在车轮上的纵向力大于用由第一修正确定的或应该被确定的目标滑移率所得到的纵向力。
从参照附图的下述优选实施例的描述，本发明的前述和/或另外的目的、特点和优点将变得更加清晰。附图中相同的数字用于表示相同的部件，其中图1是示出制动力控制装置的系统结构的简图。
图2是表示轮胎的滑移率(％)与车轮和路面之间发生的力(摩擦力)之间关系的曲线图。
图3是表示车身速度VB、车轮速度VH和车轮液压缸中液体压力相对于时间的曲线图。
图4是表示ECU10功能的框图。
图5A是说明当车辆在良好路面上行驶时，为车辆各个车轮所设定的目标滑移率的图解；图5B是说明当车辆在较差路面上行驶时，为车辆各个车轮所设定的目标滑移率的图解；图5C是当车辆在非常差的路面上行驶时，车辆为各个车轮所设定的目标滑移率的图解。
图6是说明ECU10所执行的控制过程的流程图。
具体实施例方式
下面将参照附图描述本发明的优选实施例。相同部件和部分用相同的附图标记表示，下面将不再重复说明。图1所示为根据本发明的一个实施例的制动系统结构的简图。
该实施例的制动系统是一个液压制动装置，并由电子控制单元(下文称为“ECU”)10控制。图1所示为构成左前轮FL和右后轮RR的制动机构的组成部件。首先将描述制动液压系统。
制动力控制装置包括制动踏板12。制动踏板12连接到制动助力器14的动力轴15。主液压缸16固定到制动助力器14。在制动助力器14内是由隔膜14a隔开而构成的恒压室14b和变压室14c。
恒压室14b总是经由发动机的进气管提供负压。当制动踏板12轻微地压下时，停止灯开关STP打开。当制动踏板12被进一步压下时，下压力开关F打开，该开关用于确定下压力是否等于或大于参考值(设定载荷)。
在该实施例中，恒压室14b中的负压称为助力器负压。当制动踏板12没有被压下时，变压室14c从恒压室供给负压。当制动踏板12被压下时，依据踏板下压力调节的空气压力被引入变压室14c。因此，与踏板下压力相对应的压差在变压室14c和恒压室14b之间产生。由于该压差，产生一个与踏板下压力成预定助力比的辅助力。
制动液的主液压缸压力PM/C对应于踏板下压力和辅助力的合力，产生在主液压缸16中所提供的液压室内。因此，制动助力器14具有这样的机构，能通过使用助力器负压作为动力源辅助制动操作，并产生很大的主液压缸压力PM/C。
油箱18设置在主液压缸16顶部的上方。制动液的预定量储存在油箱18中。如果制动踏板的下压运动不连续，那么主液压缸16的液压室与油箱18相连通。液压通道20连接到主液压缸16的液压室。
油压传感器22与液压通道20连通。把油压传感器22的输出信号提供给ECU10。ECU10基于油压传感器22的输出信号来检测主液压缸的压力PM/C。
电磁三通阀24连接到液压通道20。电磁三通阀24是一个两位三通电磁阀，具有第一口24a、第二口24b和第三口24c。第一口24a和液压通道20连通。第二口24b和液压通道26、28连通。第三口24c和液压通道30连通。
在电磁三通阀24处于关闭状态时，第一口24a和第二口24b连通，第三口24c关闭。在开启状态下，也就是，通过螺旋管继电器31从ECU10给三通电磁阀24供给驱动信号的状态下，第一口24a和第三口24c连通，而第二口24b关闭。图1表示电磁三通阀24的开启状态。
单向阀32和减压阀34设置在液压通道20和液压通道26之间的位置，与电磁三通阀24并联。单向阀32是一个单通道阀门，只允许液体从液压通道20一侧向液压通道26一侧流动。减压阀是一个阀门机构，只有当液压通道26一侧的液压比液压通道20一侧的液压高出一个预定值的时候，阀门才开启。
保持螺旋管36、38和液压通道26、28连通。每个保持螺旋管36、38都是双位电磁阀，通常呈开启状态，其关闭状态是由ECU10的驱动信号通过螺旋管继电器31提供得到。保持螺旋管36、38分别和右后轮RR的车轮液压缸40以及左前轮FL的车轮液压缸42连通。保持螺旋管36、38分别装有单向阀44、46，和保持螺旋管并联设置。单向阀44、46是单向阀门，只允许液体从车轮液压缸40、42一侧流向液压通道26、28一侧。
减压螺旋管48、50分别和车轮液压缸40、42连通。减压螺旋管48、50是双位电磁阀，通常默认处于关闭状态，其开启状态在ECU10的驱动信号通过螺旋管继电器31提供得到。减压螺旋管48、50都和辅助油箱52连通。
辅助油箱52通过单向阀54和泵56的吸入侧连通。单向阀54是一个单向阀门，只允许液体从辅助油箱52一侧到泵56一侧的方向流动。泵56的排出侧通过单向阀58和液压通道28相连。单向阀58是一个单通道阀门，只允许液体沿着从泵56一侧到液压通道28一侧的方向流动。当通过泵继电器60接收到来自ECU10的驱动信号时，运行泵56被驱动将从辅助油箱52送出的制动液提供给液压通道26、28。
活塞62和弹簧64设置在辅助油箱52内。活塞62由弹簧64朝减小油箱容量的方向推动。因此，辅助油箱52内所容纳的制动液将产生一个预定液压。辅助油箱52设有一个油箱口66和液压通道30连通。球阀68和推力轴70设置在油箱口66内。
油箱口66设有阀座部分72，用作球阀68的阀座。推力轴70的两端分别和活塞62以及球阀68连接。
当制动液不流入辅助油箱52时，活塞62处于图1所示的最上端位置(下文中称为“初始位置”)。在辅助油箱52中，当活塞62处于初始位置时，液压通道设置成液压通道30与减压螺线管阀48、50以及单向阀54的吸入侧连通。
当活塞62处于初始位置时，球阀69离开阀座72。随着辅助油箱52所容纳制动液的量增加，也就是，随着活塞62的行程增大，球阀68和阀座72之间的余隙减小。当辅助油箱52所容纳制动液的量达到预定值时，球阀68落回在阀座部分72上。
当球阀68落回阀座72时，从液压通道30流入辅助油箱52的制动液被阻断。制动的控制模式将在下面描述。
图1所示的制动力控制装置(液压控制装置)能够实现正常制动控制，即对应驾驶员所执行制动操作的程度产生一定的控制，并且当驾驶员执行紧急制动操作时，制动辅助控制(下文中称为“BA控制”)所产生的增大的制动力大于正常制动。也就是，ECU10所执行的制动力控制包括(1)正常制动控制，(2)BA控制，和(3)下文中的ABS(防抱死)控制。
(1)正常制动控制(i)电磁三通阀24关闭(主液压缸和车轮液压缸连通)。
(ii)保持螺旋管36、38开启。
(iii)泵56停止。
当电磁三通阀24关闭时，并且保持螺旋管36、38开启，减压螺旋管48、50关闭，以及泵56停止时，实施正常制动控制。下文中，该状态称为“正常制动状态”。
当正常制动状态形成时，主液压缸16和车轮液压缸40、42连通。在这种情况下，控制车轮液压缸40、42的车轮液压缸压力PW/C使之等于主液压缸的压力PM/C。因此，在正常制动状态中，控制作用在车辆上的制动力的大小使之与制动踏板下压力相对应。
(2)BA控制。
(i)电磁三通阀24开启(当泵56的回路可靠时，关闭主液压缸和车轮液压缸之间的通道。)(ii)保持螺旋管36、38开启(iii)泵56工作在确定执行紧急制动操作之后，当电磁三通阀24打开，并且保持螺旋管36、38开启，减压螺旋管48、50关闭，以及泵56工作时，实施BA控制。该状态在下文中称为“BA状态”。
当电磁三通阀24打开时，主液压缸16和辅助油箱52连通。在主液压缸16和辅助油箱因此被连通之后，制动液从主液压缸16流向辅助油箱52，直到球阀68落回阀座部分72。
辅助油箱52内的制动液由泵56泵出，并输送到液压通道26。因此，在BA控制开始后，通过使用泵56作为液压源，高压制动液被导入液压通道26、28中。
在执行BA控制过程中，导入液压通道26、28的高压制动液，通过保持螺旋管36、38进一步分别导入车轮液压缸40、42。因此，在BA控制开始之后，车轮液压缸的压力PW/C迅速上升到高于主液压缸压力PM/C的液压值。这样，根据BA控制，在紧急制动操作开始之后制动力能够迅速上升。
(3)ABS控制(i)电磁三通阀24关闭(ii)保持螺旋管36、38开启或关闭以便不让车轮抱死减压螺旋管48、50开启或关闭以便不让车轮抱死(iii)泵56工作ABS控制是这样一种控制模式，即在BA控制或者其他特殊操作状态时，如果实际滑移率超过临界值(参考值)，则进入该控制模式。通过关闭电磁三通阀24，并且运行泵56，适当地开启或关闭保持螺旋管36、38以及减压螺旋管48、50，实施ABS控制，以补充正常制动控制和制动辅助功能。
通常，在驾驶员需要制动力迅速上升时，驾驶员用很大的下压力迅速踩下制动踏板12。如果执行这样一种制动操作，主液压缸的压力PM/C以很大的斜率上升到高压。
因此，这可以确定一次“紧急制动操作”被执行，例如，如果主液压缸压力PM/C等于或者高于临界值THPM/C，并且主液压缸压力PM/C的上升斜率dPM/C/dt等于或者大于临界值THdPM/C/dt。
在描述ABS控制过程中执行何种制动力控制之前，先说明ABS控制。
图2所示为，车轮(车胎)滑移率(％)和车轮与路面之间产生的力(摩擦力)的相对关系。
车轮的滑移率是车身速度VB和车轮速度VH的差值与车身速度VB之间的比例。也就是，车轮的滑移率定义为，在车轮不制动的滑行过程中，车身速度和车轮旋转速度相等，因此滑移率为0％，当车轮完全抱死，滑移率变成100％。
由旋转车轮的旋转速度的平均值，从纵向加速度传感器得到的积分值，从GPS获得的位置相对时间变化，或者根据上述值的估算值，可以确定车身速度。
车轮的速度可以通过车轮速度传感器输出的数值确定。也就是，该车辆装备有用来确定车身速度的车身速度检测装置，以及用来确定车轮速度的车轮速度检测装置。
当滑移率处于SLL和SUL之间时，车轮沿着纵向(行驶方向)所产生的制动力(前后向力，即，纵向力)达到最大(即，基本上最大值)。下限滑移率SLL大约是10％，上限滑移率大约是20％。滑移率SLL和SUL之间的范围(称为″μ-峰值范围″)是滑移率的目标范围，该范围在ABS控制过程中能够达到最大制动力。如果发生滑移率偏离目标范围较大，可以通过适当减小液压来增大纵向制动力，以便降低滑移率。
当滑移率为0％时，车轮上沿侧向的制动力(侧偏力)达到最大。侧偏力随着滑移率的增加而单调递减，当滑移率为100％时基本为零值。为了在纵向和侧向确保良好的制动力，实现良好的车辆可控性和良好的制动力特性，μ-峰值范围设定在滑移率大约为10％到20％之间。为了达到滑移率在该目标范围内，车轮液压缸内部液压的控制如下所述。
图3所示为车身速度VB、车轮速度VH和车轮液压缸内液压随时间的关系曲线。
在上述状态下，滑移率取决于车身速度VB和车轮速度VH之差(ΔVe＝VB-VH)，车轮速度可以通过用来驱动制动装置的车轮液压缸内的液压来控制。也就是，滑移率可以通过液压来控制。如果液压增加，差值ΔVe，即，滑移率，将趋向增加，如果液压降低将趋向减小。这样，在ABS控制过程中，进行液压控制使得滑移率可以保持在μ-峰值范围内。如果液压以三种模式进行控制，即，增加压力，保持压力，和减小压力，则当压力增加的时间较长，或者压力保持的时间较长或者压力减小的周期较短，目标滑移率都会增大。
这将进行详细说明。如果通过增加车轮液压缸内的液压来实现制动，车轮速度和车身速度都减小。但是，如果车轮液压缸的液体压力对时间的积分值变得过大，滑移率，即，车轮速度和车身速度之间的差值ΔVe将大于临界值。因此，在这种情况下，开始ABS操作以减小车轮液压缸(t1)的液压。当车轮速度恢复时，车轮液压缸的液压再次增加。以这种方式，重复这种控制以使滑移率保持在10％到20％之间。当检测到实际滑移率时，控制液压使得实际滑移率变为等于目标滑移率。
例如，如果从车身速度和车轮速度确定滑移率是X％(X过大)，并且目标滑移率设为15％，可以减小差值ΔVe，使实际滑移率与目标滑移率一致，减小差值是依照实际滑移率偏差值(X-15)％的比例来减小单位时间液压的时间积分PI(液压)而得到的。同样，如果实际滑移率为Y％(Y过小)，并且目标滑移率设定为15％，可以增大差值ΔVe，使实际滑移率与目标滑移率一致，增大差值是依照实际滑移率偏差值(X-15)％的比例来增大单位时间液压的时间积分PI(液压)而得到的。
简而言之，在ABS控制过程中，如果按照前面所述的偏差的比例来调节液压的时间积分PI，则实际滑移率趋向等于目标滑移率。
为了增加液压的时间积分PI，可以采用如下方法。
如上文(3)ABS控制中所描述的，当泵56启动并且减压阀48、50关闭时，保持螺旋管36、38以阀门开启周期T1开启并以阀门保持周期T2关闭，以增加车轮液压缸40、42内的液压。在一个控制循环中，如果保持周期T2的比例增加，则液压的时间积分PI也将增加。
ECU10改变液压缸40、42内的液压的增加/减小模式，以达到改变实际滑移率使之达到目标滑移率的目的。在这种情况下，如果液压增加/减小的模式被改变，以使单位时间液压的积分值增加，实际滑移率也将增加。如果实际滑移率小于μ-峰值范围，则纵向制动力将减小并且侧向制动力增大。
这将进行详细的解释。为了提高实际滑移率使之达到目标滑移率，在实际滑移率达到预定的目标滑移率之后，ECU10提高保持液压的频率，这样单位时间液压的积分值将增大，因此实际滑移率将增大。在这种情况下，电磁三通阀24可以开启，车轮液压缸40、42内的液压可以增大，超过主液压缸的液压。这样，液压的时间积分PI就增大。
如果目标滑移率增加，则ECU10增大车轮液压缸40、42内的液压，使之高于主液压缸16的液压。在这种情况下，由于车轮液压缸40、42的压力增高，制动力将很快作用在车轮RR、FL上。这样，制动力的高速变化控制成为可能。如上文(3)ABS控制中所述，当泵56开启时，保持螺旋管36、38以阀门开启周期T1开启并以阀门保持周期T2关闭，以便车轮液压缸40、42内的液压增大。此外，减压螺旋管48、50以减压周期T3开启。在一个控制循环过程中，如果减压周期T3的比例减小，则液压的时间积分PI增大。在该情况下，电磁三通阀24可能被开启。也就是，在这个例子中，降低压力减小灵敏度，使压力减小不容易发生。
这样，当改变液压增加/减小的模式，ECU10抑制了车轮液压缸内液压的减小，以达到增加实际滑移率的目的。在这种情况下，通过抑制车轮液压缸40、42内液压的减小，单位时间液压的积分值增大，这样实际滑移率达到更大。
如上所述，为了达到目标滑移率，可以通过(i)增大保持周期，或者(ii)减小压力减小周期，或者(iii)用泵增大压力，来增大液压的时间积分值PI。
如果液压的时间积分值PI增大，车轮速度减小，因此实际滑移率增大。ECU10计算车辆行为所需要的目标滑移率，并确定当前的实际滑移率。然后，使用上述方法，ECU10增加或减小液压的时间积分PI，这样实际滑移率和目标滑移率的偏差将减小。
简而言之，如果目标滑移率确定，实现目标滑移率的控制过程也就确定。
图4所示为ECU10的功能结构框图。
ECU10具有ABS目标滑移率计算装置10a，用以在ABS控制模式过程中计算目标滑移率SINITIAL；车辆状态量估算装置10b，用以估算车轮的状态量，例如车速或者类似值ABS目标滑移率修正装置10c，如果由车辆状态量估算装置10b确定的车速超过预定值，用以修正目标滑移率SINITIAL，以达到由车速以及方向盘的角度(转向)确定该目标横摆率；路面状况判别装置10d，用以识别路面的状况；以及ABS控制确定装置10e，用于根据由路面状况判别装置10d确定的路面状况，设定修正的目标滑移率SCORRECTED作为最终目标滑移率SFINAL，该目标滑移率由ABS目标滑移率修正装置10c提供。
下面将详细说明ECU10的功能。
图5A是用以解释当车辆行驶在较好路面时为车辆各车轮设定的目标滑移率的例图。图5B是用以解释当车辆行驶在较差路面时为车辆各车轮设定的目标滑移率的例图。图5C是用以解释当车辆行驶在非常差的路面时车辆各车轮设定的目标滑移率的例图。
如果制动踏板踩下时，ABS目标滑移率计算装置10a将目标滑移率SINITIAL设置在μ-峰值范围内(图5A到图5C中，细线箭头表示设置给车轮的目标滑移率的大小)。随着目标滑移率这样设置，通常，可以达到最大制动力，并且车轮的行驶方向可以通过操作方向盘来改变。
ABS目标滑移率修正装置10c修正目标滑移率SINITIAL，以便提高车辆的拐弯力性能(在图5A到5C中，宽箭头表示设置给车轮的目标滑移率的大小)。现在，假设车辆转向不足。为了提高拐弯力性能，在车辆转弯过程中受到较大载荷的外侧车轮的目标滑移率，以及两个后轮的目标滑移率都将减小，因此侧偏力将增加(SCORRECTED)(第一修正)。从保持制动力平衡作为一个整体的观点，转弯过程中内侧车轮的目标滑移率将从初始的目标滑移率SINITIAL开始增加。
上文所描述的是行驶在较好路面的设置。如果由路面状况判别装置10d所确定的路面状况是良好路面，ABS控制确定装置10e确定目标滑移率SCORRECTED作为最后的目标滑移率SFINAL。
但是，如果由路面状况判别装置10d确定的路面状况是较差表面道路，ABS控制确定装置10e将把每个车轮的目标滑移率从良好路面的比率设置进一步提高，并确定将每个车轮增大后的目标滑移率作为最终目标滑移率SFINAL(第二修正)。这里，请注意“较差表面道路”或“非常差表面道路”是指道路的表面不是较好状况，例如起伏道路、土路、砂砾路(通常是没有铺柏油的道路)、湿路、雪地路、结冰路。也就是，在上述情况下，每个车轮的侧偏力减小，但是每个车轮的纵向力设置在μ-峰值范围之内或者附近，以便制动力增大。因此，当车辆行驶在制动困难的情况下，例如当它行驶在较差表面道路，车辆制动力将通过上述的方法设置滑移率得到提高。
如果由路面状况判别装置10d确定的路面状况是表面非常差的道路(例如砂砾路)，ABS控制确定装置10e把给良好道路设置的目标滑移率SCORRECTED增加到大于为较差表面道路设定的目标滑移率，并确定增大的目标滑移率作为最终目标滑移率SFINAL(第二修正)。在这种情况下，每个车轮的侧偏力减小，但每个车轮的纵向力设置在μ-峰值范围内或者附近，这样制动力增大。因此，当车轮行驶在制动非常困难的情况下，例如当它行驶在表面非常差的道路时，车辆制动力将通过上述的方法设置滑移率而得到增大。特别是在砂砾路上，每个车轮的目标滑移率设置在μ-峰值范围以上，以便完全锁定车轮。以这种方式，可以提供较大的制动力。
基于来自测量各对应车轮转速的车轮速度传感器的信号，进行路面状况的确定。也就是，每个车轮速度传感器输出一个与车轮转动同步的正弦或者方波信号。由于每个车轮振动取决于路面状况，来自每个车轮速度传感器的信号包含有与路面状况相关的频率成份。因此，通过采样(i)较好道路，(ii)较差表面道路，和(iii)非常差表面道路(砂砾路)，收集得到采样数据，从各种道路得到的特定频率成份被预先存储在存储器中。然后将保存的频率成份和实际的频率成份进行比较，通过保存的频率成份与实际频率成份符合的程度所定义路面状况确定为当前检测时间的路面状况。
为了从每个车轮速度传感器的输出信号中提取频率成份，使用了快速傅立叶变换器或者类似的装置。如果车辆装备有垂直加速度传感器，垂直加速度传感器的输出可选地或附加地，作为确定路面状况的基准，因为该传感器的输出值随着路面状况而变化。
与上述路面状况确定相关地许多方法的技术和方法是已知的。
下面描述一个用于计算目标横摆率的方法。车辆装备有横摆率传感器(未示出)用以检测实际横摆率，车辆的速度来自车轮速度传感器的输出信号，方向盘角度传感器检测得到转向角度，该角度与轮胎车轮的角度相对应。
目标横摆率可以通过使用车速和方向盘转角来设置。ECU10根据通过车轮速度传感器和方向盘角度传感器测量得到的车速和方向盘转角，计算目标横摆率YTARGET。
ECU10修正左右车轮的目标滑移率SINITIAL，使从横摆率传感器输出的实际横摆率YREAL与计算得到的目标横摆率YTARGET相符合。也就是，如果确定的目标横摆率YTARGET是用以表明车辆正在行驶的值，ABS模式的目标滑移率SINITIAL将被修正以便提高车辆的转弯力性能。由于在滑移率减小时车辆侧偏力也减小，滑移率的减小将提高车辆的转弯力性能，使得在车辆转弯过程中，实际横摆率YREAL将接近目标横摆率YTARGET。
也就是，为了ABS控制，目标滑移率SINITIAL通常设置在滑移率范围内，在该范围内摩擦力最大，即，本实施例中应该在μ-峰值范围内。但是，如果事实上实现这样设置的目标滑移率，不能得到足够大的侧偏力，也就是在转向不足状态下车辆的转弯力性能无法提高。为了考虑该问题，当车辆转弯时，增大侧偏力，以便在检测实际横摆率YREAL的同时，通过减小目标滑移率SINITIAL来提高车辆的转弯力性能。以这种方式，实际横摆率YREAL接近目标横摆率YTARGET。如果方向盘的角度和车速被确定，转向半径也可以确定。如果计算得到该特定半径下产生的离心力，则目标横摆率YTARGET也可以被确定。
也就是，如果确定了目标横摆率YTARGET，则目标滑移率也可以被确定。但是，由ECU10确定的目标滑移率SINITIAL取决于车轮液压缸的液压的时间积分值。也就是，实际横摆率可以通过控制液压时间积分值来进行控制。
如上所述，如果实际横摆率YREAL小于目标横摆率YTARGET，由ECU10执行的第一修正将减小外侧车轮的目标滑移率SINITIAL，该滑移率以内侧车轮的目标滑移率为基准。位于相同外侧的另一车轮的目标滑移率SINITIAL设置成低于μ-峰值范围，使其侧偏力将大于在ABS控制模式中得到的侧偏力。
通过减少在转弯过程中受到载荷的外侧车轮的目标滑移率，也就是，通过增加同一车轮的侧偏力，车辆的转弯力性能将会因为实际横摆率YREAL接近目标横摆率YTARGET而得到提高。
如果车辆行驶在表面较差的道路或者表面非常差的道路(第二修正)，通过第一修正得到的目标滑移率SCORRECTED将会增大，并且这样修正的滑移率被设置成最终的目标滑移率SFINAL。在这种情况下，曾经设置小于μ-峰值范围的目标滑移率SCORRECTED将增大，从而每个车辆的纵向力将增大，制动力因此增大。
前面已经给出的描述结合了实际横摆率小于目标横摆率的情况，也就是，检测车辆行驶状况车辆处于转向不足。与之相反，如果检测车辆行驶状况车辆处于转向过度，应适当减少侧偏力；因此，如果有必要，为了减小转弯力性能，在ABS控制模式过程中把初始设置的目标滑移率SINITIAL修正为增大的目标滑移率SCORRECTED。在这种情况下，侧偏力减小。因此，如果最重要的是制动力，将减小目标滑移率或者禁止(或取消)前面提及的修正，以便目标滑移率设置在μ-峰值范围内，以作为最终目标滑移率SFINAL实施。也就是，最终目标滑移率SFINAL设置为目标滑移率，可以提供一个比用第一修正所得到的目标滑移率所得到的更大的纵向力。
通常，前置发动机前轮驱动(FF)的车辆容易转向不足，而前置发动机后轮驱动(FR)和中置发动机后轮驱动(MR)的车辆容易转向过度。
图6所示为ECU10执行的控制过程的流程框图。这里假设ABS控制模式已经启动。在ABS控制模式过程中，计算目标滑移率，以便滑移率在μ-峰值范围内(S1)。也可以从目标滑移率相对于车速的关系图中选择适当的数据。
随后，计算目标横摆率(S2)。采用以下的方法计算目标横摆率。这里，通过确定车辆的状态来检测车辆是否转向不足或者转向过度。
如果车辆被确定为转向不足，则修正目标滑移率以减小目标滑移率SINITIAL并且，更具体地说，减小在车辆转弯时受到较大载荷的外侧车轮的滑移率，以达到提高车辆转弯力性能(S3)。在车辆过度转弯情况下所用的设置已经在上文描述。
在这之后，确定制动力是否会减小，也就是，确定制动力减小条件(S4)。在上述说明中，该确定步骤用以确定路面状况。涉及制动力减小的制动力减小条件的例子将如下所示(i)当路面状况不是较好的道路时(ii)当左右轮之间的路面摩擦系数不同时(iii)当制动装置异常时如果制动力减小条件不满足(S4为NO)，目标滑移率SFINAL将设置成上文提及的目标滑移率(S3)。也就是，修正最终目标滑移率SFINAL以根据目标横摆率YTARGET进行改变(目标滑移率变化控制)。
如果制动力减小条件满足(S4为YES)，目标滑移率SFINAL将设置成一不同于在步骤S3提供的目标滑移率SCORRECTED的值，并且该值将增大纵向力(S5)。
通过将滑移率设在μ-峰值范围内或者附近可以增大纵向力。因此，在这种情况下，通过进一步修正目标滑移率SCORRECTED(第二修正)，或者禁止对初始时就设置在μ-峰值范围内的目标滑移率的第一修正，最终目标滑移率将设置在μ-峰值范围内或者在μ-峰值范围的附近范围内。
执行第一修正以减小目标滑移率。因此，如果禁止第一修正，最终目标滑移率SFINAL将大于在车辆转向不足的情况下执行第一修正所提供的滑移率。因此，增大目标滑移率和曾经为了确保侧偏力而减小的纵向力，因此制动力的改进优先于转弯力性能。
同样，在情况(i)中路面的状况不好，例如，路面状况可以用较差表面道路，非常差表面道路和砂砾路这三种状况来区分，并且目标滑移率根据所确定的路面状况来设置。然后，如果车辆转向不足，最终目标滑移率SFINAL修正增加的量设置成依照较差表面道路、非常差表面道路和砂砾路的顺序逐渐递增，使纵向力也按照该顺序增大。
自然，如果禁止第一修正，目标滑移率SINITIAL，也就是，最初的ABS控制目标值，将被采用，这样可以获得最大纵向力。更明确地说，当车辆行驶在较差表面道路，将减小车轮和路面的接触时间，因此，在该情况下制动力因此减小。为了遏制这种现象，该实施例的控制系统执行先前提及的控制，可以确保制动力具有较高优先级。
在情况(ii)左右轮之间的路面摩擦系数μ不同，禁止第一修正并且因此目标滑移率SINITIAL，也就是，最初的ABS控制目标值，将被采用，这样可以获得最大的纵向力。也就是，如果车辆行驶在一条道路，其左右轮受到不同的路面摩擦系数μ，在ABS模式过程中在较高μ值一侧的车轮上执行减小制动力的控制，以达到保持车轮的横摆处于目标值的目的；因此，预测到制动力减小。这样，在这种情况下，执行上面提及的制动力优先控制。
按照如下所述确定车辆是否行驶在左侧和右侧表面的μ值不同的道路上。
在ABS控制模式过程中，当车辆行驶在左右μ不同的路面条件下，左右车辆中的一个将因此产生制动力，以使实际横摆率和目标横摆率相等。特别是，如果横摆率的方向等于0度(直线行驶)，通过改变滑移率以增加左侧车轮的纵向力(减小右侧车轮的纵向力)，可以抑制车辆前部相对后部向右摆动，或者通过改变滑移率以增加右侧车轮的纵向力(减小左侧车轮的纵向力)，可以抑制车轮前部相对后部向左摆动。
也就是，如果不在左右μ不同的路面，左右车轮产生基本上相等的制动力。因此，如果一侧的车轮产生制动力大于另一侧的车轮，即，如果左右车轮的液压时间积分值之间的差Δ(Δ＝{∑压力增加时间(右车轮)-∑压力减小时间(右车轮)}-{∑压力增加时间(左车轮)-∑压力减小时间(左车轮)}超过预定值，由于行驶在左右μ不同的路面会发生上面提及的情况或者现象，可以确定左右轮之间的路面摩擦系数μ的差值。应当注意这里提及的右车轮和左车轮是指右前轮和左前轮。
液压的时间积分值的差Δ也取决于方向盘的操作。为了排除这一因素，关于左右μ不同的路面状况的确定，在影响因素最小的阶段实行，即，在ABS控制模式开始时，也就是，在ABS控制的最初循环期间。
在情况(iii)左右车轮中的一个的制动装置异常，禁止第一修正，因此目标滑移率SINITIAL，即，ABS控制初始值，被采用，这样可以提供最大纵向力。在制动装置异常的情况下，例如，一个制动盘极度磨损的情况下或者制动液系统破损的情况下，预测到制动力能减小。因此，在这种情况下，也将执行上面提及的制动力优先控制。
按照如下所述的方法确定是否存在制动装置异常。
这里假设车轮WFL(左前轮)、WFR(右前轮)、WRL(左后轮)以及WRR(右后轮)的制动液液力系统呈X管路分布。即，左前轮WFL和右后轮WRR由主液压缸通过管路提供制动液，右前轮WFR和左后轮WRL由主液压缸通过另一管路提供制动液。
如果制动装置出现异常(比如，管路失效)，车轮WFL、WFR、WRL、WRR的车轮速度传感器输出的车轮速度VWFL、VWFR、VWRL、VWRR满足下面的条件。
(异常情况)|VWFR-VWRR|≥A×VSO
|VWFL-VWRL|≥A×VSO(VWFR-VWRR)×(VWFL-VWRL)＜0如果满足异常条件，确定制动装置异常。确定的前提是制动踏板处于下压状态(图1所示的开关STP或开关F开启)。
可以说上面提及的异常条件是这样一种状态，该状态下在转弯时内侧车轮和外侧车轮具有速度差，但一个前轮的速度没有减小。在异常条件公式中，A是定义的一个系数，VSO定义为估算的车身速度。
在上述的流程中，确定是否允许各种控制或计算将在这一控制或计算之前执行。
估算的车身速度VSO，该速度也用作ABS控制中的车速，可以由例如下面的方程给出。在该方程中，MED代表在后续设置中确定中值的符号，n是整数，随着控制的循环数而增加。
VSO(n)＝MED(VW0，VSO(n-1)+αDW·T，VSO(n-1)+αUP·T)其中VSO估算的车身速度VW0所选的车轮速度αDWVSO减速的下临界值αUPVSO加速的上临界值TVSO计算周期为了提高可靠性，ABS通常不采用传感器直接检测车身速度，但使用四个车轮的车轮速度传感器的输入。因此计算滑移率S所需要的车身速度是通过估算确定的，通过选取四个车轮中速度最大的值作为估算的车身速度，并为选择值提供上限和下限保护。显然，可以安装直接检测车身速度的传感器，以检测车身速度。如上所述，在制动系统的ABS控制模式过程中，前轮负载一侧的滑移率正常减小，以便增加该车轮的侧偏力，并因此提高车轮转弯力性能(第一修正)。但是，在较差表面道路行驶过程中，为了增加制动力，增加滑移率以增大纵向力(第二修正)或者避免滑移率的减小修正。应当注意上文所述是基于车辆处于转向不足的假设。此外，在ABS控制模式过程中，除了前面提及的减小前轮负载一侧的滑移率的修正操作(第一修正)之外，还执行横摆率控制以便增大侧偏力并因此提高转弯力性能。因此，如果车辆行驶在左右μ值不同的路面，较高μ值一侧的液压将减小，以便制动效果减弱，并且滑移率减小(纵向力减小)。如此，车轮不容易停止。因此，在该情况下，滑移率需要增大(纵向力增大(第二修正))以停止车辆。
这样，根据本发明的上述制动系统，能够在ABS控制过程中抑制制动力的减小。
权利要求
1.一种车辆的制动系统，包括一个将制动力施加到车辆各个车轮上的制动装置(40，42)，和控制装置(10)，该控制装置通过控制该制动装置来控制施加到车轮上的制动力，从而使车轮的实际滑移率与目标滑移率相符合，该制动系统的特征在于在特定的制动控制方式中，该方式中设置目标滑移率以便防止车轮的实际滑移率超过参考值并从而避免车轮抱死，该控制装置对在该制动控制方式中所设置的目标滑移率进行第一修正，从而使车辆的实际横摆率与目标横摆率相符合；如果预测到车辆制动力减小，则该控制装置通过调整目标滑移率，确保在车轮上提供的纵向力大于通过由第一修正确定或应该由第一修正确定的目标滑移率得到的纵向力。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，在车辆转弯时，控制装置进行第一修正，以提高车辆的转弯力性能。
3.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，控制装置增大由第一修正所确定的目标滑移率，以引起目标滑移率的调整。
4.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，控制装置禁止第一修正，以引起目标滑移率的调整。
5.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，当车辆行驶在差表面的道路时，控制装置预测到车辆的制动力减小。
6.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，该车轮是车辆的右车轮和左车轮，当车辆的右车轮和左车轮所接触的路面的摩擦系数不同时，控制方法预测到车辆的制动力减小。
7.根据权利要求1的制动系统，其特征在于，当任一个车轮的制动装置异常时，控制装置预测到车辆的制动力减小。
8.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，控制装置进行第一修正，当实际横摆率小于目标横摆率时，使得当车辆转弯时处于外侧的车轮之一的目标滑移率，相对处于另一侧的另一车轮的目标滑移率减小，以提高车辆的转弯力性能。
9.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于该车轮是车辆的右车轮和左车轮；控制装置根据车辆的行驶速度和车辆的转向角度，计算目标横摆率；以及控制装置通过修正右车轮的目标滑移率和左车轮的目标滑移率来进行第一修正，使得计算得到的目标横摆率和实际横摆率相等。
10.根据权利要求9所述的制动系统，其特征在于，由控制装置确定的目标滑移率取决于提供给制动装置的液压的时间积分值。
11.一种控制制动装置的方法，该制动装置将制动力施加到车辆的车轮上，该方法的特征在于，包括如下步骤当车轮的实际滑移率超过参考值时，控制由制动装置施加到各车轮上的制动力，以便使实际滑移率和目标滑移率相符合并且因此防止车轮被抱死；对目标滑移率进行第一修正，以便车辆的实际横摆率和目标横摆率相符合；以及如果预测到车辆的制动力减小时，通过调整目标滑移率，确保在车轮上提供的纵向力大于通过由第一修正确定或应该由第一修正确定的目标滑移率得到的纵向力。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在车辆转弯时进行第一修正，以提高车辆的转弯力性能。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，增大由第一修正确定的目标滑移率，以引起目标滑移率的调整。
14.根据权利要求11或者12所述的方法，其特征在于，禁止第一修正，以引起目标滑移率的调整。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当车辆行驶在差表面的道路时，预测到车辆的制动力减小。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该车轮是车辆的右车轮和左车轮，并且当车辆右车轮和左车轮所接触的路面的摩擦系数相互不同时，预测到车辆的制动力减小。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当任一个车轮的制动装置异常时，预测到车辆的制动力减小。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，如果车辆的实际横摆率低于目标横摆率时，进行第一修正，以使当车辆转弯时处于车辆外侧的车轮之一的目标滑移率相对于另一车轮的目标滑移率减小。
19.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，根据车辆的行驶速度和车辆的转向角度计算目标横摆率。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，目标滑移率取决于提供给制动装置的液压的时间积分值。
全文摘要
本发明的制动系统，在ABS控制模式过程中，根据车辆的转弯来修正目标滑移率，并确定车辆是否行驶在较差表面道路上。如果车辆行驶在较差表面道路，系统设置目标滑移率，以提供比前面提到的目标滑移率更大的纵向力。
文档编号B60T8/1764GK1519149SQ20031012429
公开日2004年8月11日 申请日期2003年12月29日 优先权日2002年12月27日
发明者二瓶寿久, 原雅宏, 松浦正裕, 堂浦阳文, 文, 裕 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社爱德克斯