CN104066630B - 车辆的制动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆的制动控制装置,基于根据制动操作部件的操作量运算出的目标通电量来控制电机。取得表示位于从电机至摩擦部件为止的动力传递路径内的可动部件的实际工作状态的状态量作为实际值Sva。基于操作量来判断是否需要补偿制动致动器在电机减速时的惯性影响的惯性补偿控制。决定基于在判断为需要惯性补偿控制的时刻的上述操作量而运算出的“与实际值对应的目标值Svt”作为规范值ref。基于实际值以及规范值来运算“用于减小目标通电量而补偿上述惯性影响的惯性补偿通电量Ikt”,基于惯性补偿通电量Ikt来调整目标通电量。由此,能够提供通过电机产生制动转矩且能够适当地补偿装置整体在电机减速时的惯性影响的车辆的制动控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的制动控制装置。
背景技术
以往,已知一种通过电机产生制动转矩的车辆的制动控制装置。在该种装置中,通常基于驾驶员对车辆制动操作部件进行的操作量来运算指示电流(目标电流),基于指示电流来控制电机。由此,赋予车轮与制动操作部件的操作对应的制动转矩。
在该种装置中,由于包括电机惯性在内的装置整体惯性(惯性力矩、惯性质量)的影响,特别是在紧急制动时(制动转矩急剧增加时)等,可能产生在电机转速增加的加速时(例如,电机起动时)制动转矩的响应滞后(上升滞后)、以及在电机转速减小的减速时(例如,接近电机停止时)制动转矩的过冲(over shoot)。因此,特别是在紧急制动时,期望补偿上述惯性影响即提高在电机加速时的制动转矩的响应性(上升性能)、以及抑制在电机减速时制动转矩的过冲(提高收敛性)。
为了应对该问题,例如在日本特开2002-225690号公报中记载有如下内容。即基于规定指示电流与目标电机旋转角之间的关系的映射来求出与运算出的指示电流对应的目标电机旋转角,通过将该目标电机旋转角二阶微分,来求出目标电机旋转角加速度。基于该目标电机旋转角加速度,来运算用于补偿装置整体惯性影响的惯性补偿电流。该情况下,在电机加速时惯性补偿电流被运算为正值,在电机减速时惯性补偿电流被运算为负值。对指示电流加上该惯性补偿电流,而决定补偿后指示电流(目标电流)。由此,在电机起动时,补偿后指示电流被运算为比指示电流大,能够提高制动转矩的响应性。在电机接近停止时,补偿后指示电流被运算为比指示电流小,能够抑制制动转矩的过冲。
此外,在日本特开2002-225690号公报中记载了,在为了进行稳定的控制而指示电流超过电机的能力的情况下,对指示电流设定“斜率限制”。具体而言,通过按照至少指示电流的斜率不超过电机能力的方式预先设定斜率限制,来使指示电流的斜率与实际输出值一致。或者在实际输出值追不上最初预定的指示电流的情况下,比较指示电流与实际输出值,基于其比较结果来进行指示电流的斜率限制。该情况下,预先制成规定“指示电流以及实际输出值”与“指示电流的斜率限制”之间的关系的映射,基于该映射,根据上述比较结果来求出指示电流的斜率限制。
如上所述,在日本特开2002-225690号公报中记载了,在指示电流的斜率(即指示电流相对于时间的变化量)设置限制,而使指示电流与实际输出值一致。在此,在惯性补偿控制中,基于根据指示电流运算出的目标电机旋转角加速度来运算惯性补偿电流。因此,若对指示电流设定“斜率限制”,则相当于指示电流的二阶微分值的目标电机旋转角加速度被运算为大致为“零”。因此,特别是在电机减速时的惯性补偿控制中,可能产生难以执行适当控制的情况。其结果,无法充分地抑制电机减速时的制动转矩的过冲。期望上述惯性影响的进一步的适当补偿。
发明内容
本发明是对为了解决上述问题而提出的,其目的在于提供一种通过电机产生制动转矩的车辆的制动控制装置,能够适当地补偿电机减速时的装置整体惯性的影响。
本发明的车辆的制动控制装置具备:操作量取得单元(BPA),其取得驾驶员对车辆的制动操作部件(BP)进行的操作量(Bpa);制动单元(BRK),其借助电机(MTR)向固定于上述车辆的车轮(WHL)的旋转部件(KTB)推压摩擦部件(MSB)由此来产生针对上述车轮(WHL)的制动转矩;控制单元(CTL),其基于上述操作量(Bpa)来运算目标通电量(Imt)并基于上述目标通电量(Imt)来控制上述电机(MTR);以及取得单元(SVA、MKA、FBA),其取得表示位于从上述电机(MTR)至上述摩擦部件(MSB)为止的动力传递路径内的可动部件的实际工作状态的状态量作为实际值(Sva、Mka、Fba)。
本发明的特征在于,上述控制单元(CTL)构成为,基于上述操作量(Bpa)来判断是否需要补偿上述制动单元(BRK)在上述电机(MTR)速度减小的减速时的惯性的影响的惯性补偿控制,决定基于在判断为需要上述惯性补偿控制的时刻(FLr←1)的上述操作量(Bpa)而运算出的与上述实际值(Sva、Mka、Fba)对应的目标值(Svt、Mkt、Fbt)作为规范值(ref),基于上述实际值(Sva、Mka、Fba)以及上述规范值(ref)来运算用于减小上述目标通电量而补偿上述制动单元(BRK)的惯性影响的惯性补偿通电量(Ikt),基于上述惯性补偿通电量(Ikt)来调整上述目标通电量(Imt)。
减速时的惯性补偿控制(减速时控制)需要在产生按压力的电机的运动状态即将从过渡状态向稳定状态迁移之前进行。此外,在用于运算目标通电量的目标值(Fbt、Mkt)与作为其结果产生的实际值(Fba、Mka)之间存在偏离的情况下,减速时的惯性补偿控制尤其重要。
根据本发明的制动控制装置,将在判断为减速时控制的需要状态的时刻的目标值被设定为从过渡状态向稳定状态迁移时的规范值,基于该规范值能够预测实际值从过渡状态向稳定状态迁移的时期。具体而言,在电机减速的情况下,基于目标值与实际值之间的比较结果来决定开始减速时控制的时机,根据该时机来运算惯性补偿通电量Ikt而调整目标通电量Imt。因此,能够在实际值从过渡状态向稳定状态迁移前的适当的时期开始执行通电量不会过冲或者不足的惯性补偿控制。其结果,能够可靠地抑制制动转矩的过冲、不足。
此外,目标值、实际值、规范值是分别被统一的(相同的)物理量。例如,在采用电机的旋转角作为物理量的情况下,使用目标旋转角、实际旋转角、规范旋转角,在采用按压力作为物理量的情况下,使用目标按压力、实际按压力、以及规范按压力。
具体而言,上述控制单元(CTL)能够构成为,基于在判断为需要上述惯性补偿控制的时刻(FLr←1)的上述实际值(Sva、Mka、Fba)与上述规范值(ref)之间的偏差(Δsv、Δmk、Δfb)来决定开始上述惯性补偿控制的时刻(Tss),在上述开始的时刻(Tss)到来的时刻,开始基于上述惯性补偿通电量(Ikt)来调整上述目标通电量(Imt)。
通常,实际值相对于目标值有时间滞后。根据上述结构,在判断为需要减速时的惯性补偿控制的时刻,基于实际值(Mka等)与规范值ref之差来决定惯性补偿控制的开始时机。因此,考虑上述时间滞后而开始减速时的惯性补偿控制。其结果,能够执行通电量不会过冲或不足的可靠的控制。
或者,上述控制单元(CTL)能够构成为,在上述实际值(Sva、Mka、Fba)超过上述规范值(ref)的时刻,开始基于上述惯性补偿通电量(Ikt)来调整上述目标通电量(Imt)。据此,在实际值(Mka等)达到规范值ref的时刻开始惯性补偿控制。因此,能够可靠地补偿上述的时间滞后。
在上述本发明的制动控制装置中,优选地,取得与上述可动部件的位置以及作用于上述可动部件的力中的至少一个相关的物理量作为上述实际值(Sva、Mka、Fba)。
制动单元的控制对象为车轮的制动转矩。因此,作用于位于从电机(MTR)到摩擦部件(MSB)为止的动力传递路径内的可动部件的“力”能够被作为实际值而取得(检测)到。此外,能够使用制动单元整体的刚性(弹簧常数)并根据“可动部件的位置”来运算“作用于可动部件的力”。因此,上述可动部件的“位置”能够作为实际值而被取得(检测)到。
在上述本发明的制动控制装置中,优选地,基于针对上述电机(MTR)进行了上述目标通电量(Imt)的阶跃输入的情况下预先取得的上述实际值(Sva、Mka、Fba)的变化模式(相对于时间的变化状态)来决定上述目标值(Svt、Mkt、Fbt)。
如上所述,规范值ref是成为用于考虑实际值(Mka等)相对于目标值(Mkt等)的时间滞后的基准的指标。根据上述结构,基于制动单元的阶跃响应(即制动单元的最大响应)来运算目标值。因此,目标值与实际值之间的时间的关系(相位差的关系)能够被适当地维持。
在上述本发明的制动控制装置中,优选构成为,将上述目标值(Svt、Mkt、Fbt)二阶微分而运算目标加速度值(ddSvt、ddMkt、ddFbt),在上述目标加速度值(ddSvt、ddMkt、ddFbt)的绝对值超过规定值(ddm1)的情况下,判断为需要上述惯性补偿控制。
据此,由于基于目标值来判断是否需要减速时控制,所以能够预测减速时控制针对实际值的适当开始时机。此外,惯性的影响与装置可动部的加速度相关。根据上述结构,能够基于目标值被二阶微分后的目标加速度值(ddMkt等)来适当地判断是否需要减速时的惯性补偿控制。附图说明
图1是搭载有本发明的实施方式的制动控制装置的车辆的概要结构图。
图2是用于说明图1所示的制动单元(制动致动器)(Z部)的结构的图。
图3是用于说明图1所示的控制部(制动器控制器)的功能框图。
图4是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第一实施方式的功能框图。
图5是用于说明制动部(制动致动器)的最大响应的图。
图6是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第二实施方式的功能框图。
图7是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第三实施方式的功能框图。
图8是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第四实施方式的功能框图。
图9是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第五实施方式的功能框图。
图10是用于说明本发明的实施方式的制动控制装置的作用、效果的时序图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的车辆的制动控制装置的实施方式进行说明。
<搭载了本发明的车辆的制动控制装置的车辆整体的结构>
如图1所示,在该车辆搭载有:驾驶员为了使车辆减速而操作的制动操作部件(例如,制动踏板)BP、对调整各车轮的制动转矩而对各车轮产生制动力的制动单元(制动致动器)BRK、BRK进行控制的电子控制单元ECU以及作为向BRK、ECU等提供电力的电源的蓄电池BAT。
此外,该车辆具备:检测BP的操作量Bpa的制动操作量取得单元(例如,行程传感器、踏力传感器)BPA、检测驾驶员操作转向轮SW的操作角Saa的转向操作角检测单元SAA、检测车辆的偏航率Yra的偏航率检测单元YRA、检测车辆的前后加速度Gxa的前后加速度检测单元GXA、检测车辆的横向加速度Gya的横向加速度检测单元GYA以及检测各车轮WHL的转速(车轮速度)Vwa的车轮速度检测单元VWA。
制动单元BRK具备电机MTR(未图示),通过MTR来控制车轮WHL的制动转矩。此外,BRK具备检测摩擦部件按压旋转部件的力Fba的按压力检测单元(例如,轴力传感器)FBA、检测MTR的通电量(例如,电流值)Ima的通电量检测单元(例如,电流传感器)IMA、检测MTR的位置(例如,旋转角)Mka的位置检测单元(例如,旋转角传感器)MKA。
上述各种检测单元的检测信号(Bpa等)被进行噪声除去(降低)滤波器(例如,低通滤波器)的处理而向ECU提供。在ECU中,执行本发明的制动控制的运算处理。即后述的控制单元CTL被编入到ECU内,基于Bpa等来运算用于控制电机MTR的目标通电量(例如,目标电流值、目标占空比)Imt。此外,在ECU中,基于Vwa、Yra等来执行公知的防抱死控制(ABS)、牵引力控制(TCS)、车辆稳定化控制(ESC)等运算处理。
<制动部(制动致动器)BRK的结构>
在本发明的制动控制装置中,由电机MTR进行车轮WHL的制动转矩的产生以及调整。
如图1的Z部的放大图亦即如图2所示,制动单元BRK由制动钳CPR、旋转部件KTB、摩擦部件MSB、电机MTR、驱动单元DRV、减速机GSK、旋转/直动转换机构KTH、按压力取得部FBA、位置检测单元MKA以及通电量取得单元IMA构成。
制动致动器BRK与公知的制动装置相同地具备公知的制动钳CPR以及摩擦部件(例如,制动块)MSB。MSB通过被公知的旋转部件(例如,制动盘)KTB推压而产生摩擦力,对车轮WHL产生制动转矩。
由驱动单元(电机MTR的驱动电路)DRV基于目标通电量(目标值)Imt来控制向电机MTR通电的通电量(最终为电流值)。具体而言,在驱动单元DRV中,构成使用了功率晶体管(例如,MOS-FET)的桥电路,基于目标通电量Imt来驱动功率晶体管,控制电机MTR的输出。
电机MTR的输出(输出转矩)经由减速机(例如,齿轮)GSK被传递至旋转/直动转换机构KTH。然后,由KTH将旋转运动转换为直线运动而摩擦部件(制动块)MSB被旋转部件(制动盘)KTB推压。KTB被固定在车轮WHL,通过MSB与KTB之间的摩擦,制动转矩产生于车轮WHL而被调整。作为旋转/直动转换机构KTH能够使用通过“滑动”来进行动力传递(滑动传递)的滑动螺丝(例如,梯形螺丝),或者通过“滚动”来进行动力传递(滚动传递)的滚珠螺丝。
马达驱动电路DRV具备检测实际通电量(例如,实际上在电机流通的电流)Ima的通电量取得单元(例如,电流传感器)IMA。此外,电机MTR具备检测位置(例如,旋转角)Mka的位置检测单元(例如,角度传感器)MKA。而且,为了取得(检测)摩擦部件MSB实际按压旋转部件KTB的力(实际按压力)Fba,具备按压力取得部(例如,力传感器)FBA。
在图2中,作为制动单元BRK例示出所谓盘型制动装置(盘式制动器)的结构,但制动单元BRK也可以是鼓型制动装置(鼓式制动器)。在为鼓式制动器的情况下,摩擦部件MSB为制动衬片,旋转部件KTB为制动鼓。相同地,由电机MTR控制制动衬片按压制动鼓的力(按压力)。作为电机MTR示出通过旋转运动产生转矩的电机,但也可以是通过直线运动产生力的线形马达。
制动致动器BRK由电机MTR驱动。因此,能够在向MTR的输入(通电量)和来自MTR的输出(输出转矩)之间分离状态量。将从制动操作量Bpa到达目标通电量Imt的状态量称为输入侧的状态量(输入状态量)Svt。即基于输入状态量Svt(中的任一个以上)来运算Imt。另一方面,将从电机MTR的输出到摩擦部件(制动块)MSB对旋转部件(制动盘)KTB的按压力的状态量(即表示位于从MTR到MSB为止的动力传递路径内的可动部件的实际工作状态的状态量)称为输出侧的状态量(输出状态量)Sva。在BRK具备用于取得(检测)输出状态量Sva的取得单元(检测单元)SVA。
由于BRK的控制对象为车轮的制动转矩,所以能够通过由上述取得单元,取得(检测)作用于位于从电机的输出到按压力为止的动力传递路径的可动部件的“力”作为实际值。此外,由于能够使用BRK整体的刚性(弹簧常数)来运算从“可动部件的位置”“作用于可动部件的力”,所以能够通过上述取得部,取得(检测)上述传递路径的可动部件的“位置”作为实际值。即通过上述取得部将输出侧的状态量作为实际值而取得。
作为“与实际值对应的目标值”,运算与实际值为相同物理量的目标值。具体而言,与Mka对应地运算电机的目标位置Mkt,与Fba对应地运算按压力的目标值Fbt。而且,能够采用与电机的实际输出转矩对应的目标转矩、与KTH中实际推力对应的目标推力、与KTH中实际位置对应的目标位置、或者与MSB的实际位置对应的目标位置。此外,规范值由于基于目标值来决定,所以成为与目标值相同的物理量。在表1中汇总上述的内容。
(表1)
在以下说明的各实施方式中,使用电机的实际位置Mka作为实际值,使用电机的目标位置Mkt作为目标值。作为实际值Sva以及目标值Svt,能够使用在表1所示的输出传递路径的各部位的各个实际值、各个目标值中的至少一个以上。
<控制单元CTL的整体结构>
如图3所示那样,图1所示的控制单元CTL由目标按压力运算块FBT、指示通电量运算块IST、按压力反馈控制块IPT、惯性补偿控制块INR以及通电量调整运算块IMT构成。控制单元CTL被编入到电子控制单元ECU内。
通过制动操作量取得单元BPA取得制动操作部件BP(例如,制动踏板)的操作量Bpa。基于驾驶员对制动操作部件的操作力(例如,制动器踏力)以及位移量(例如,制动踏板行程)中的至少一个来运算制动操作部件的操作量(制动操作量)Bpa。Bpa被进行了低通滤波等运算处理,噪声成分被除去(降低)。
在目标按压力运算块FBT,使用预先设定的目标按压力运算特性(运算映射)CHfb,基于操作量Bpa来运算目标按压力Fbt。“按压力”是在制动单元(制动致动器)BRK中,摩擦部件(例如,制动块)MSB按压旋转部件(例如,制动盘)KTB的力。目标按压力Fbt是该按压力的目标值。
在指示通电量运算块IST,使用预先设定的运算映射CHs1、CHs2,基于目标按压力Fbt来运算指示通电量Ist。指示通电量Ist是用于驱动制动单元BRK的电机MTR并实现目标按压力Fbt的向电机MTR通电的通电量的目标值。运算映射(指示通电量的运算特性)是考虑制动致动器的自然极化而由2个特性CHs1、CHs2构成的。特性(第一指示通电量运算特性)CHs1与增加按压力的情况对应,特性(第二指示通电量运算特性)CHs2与减小按压力的情况对应。因此,与特性CHs2相比,特性CHs1被设定为输出相对较大的指示通电量Ist。
在此,通电量是指用于控制电机MTR的输出转矩的状态量(变量)。电机MTR为了输出与电流大体成比例的转矩,能够使用电机的电流目标值作为通电量的目标值。此外,因为若增加向电机MTR提供的电压,则作为结果电流增加,所以能够使用提供电压值作为目标通电量。而且,由于能够通过脉冲宽度变调(PWM,pulse width modulation)中的占空比来调整提供电压值,所以能够将该占空比用作通电量。
在按压力反馈控制块IPT,基于目标按压力(目标值)Fbt以及实际按压力(实际值)Fba来运算按压力反馈通电量Ipt。指示通电量Ist作为相当于目标按压力Fbt的值而被运算出,但有时会由于制动致动器的效率变动而在目标按压力Fbt与实际按压力Fba之间产生误差(稳定的误差)的情况。基于目标按压力Fbt与实按压力Fba之间的偏差(按压力偏差)ΔFb以及运算特性(运算映射)CHp来运算按压力反馈通电量Ipt,并按照减小上述误差(稳定误差)的方式决定按压力反馈通电量Ipt。此外,通过按压力取得部FBA取得Fba。
在惯性补偿控制块INR,补偿BRK(特别是,电机MTR)的惯性(惯量(Inertia),旋转运动中的惯性力矩或者直线运动中的惯性质量)的影响。在惯性补偿控制块INR中,运算用于补偿BRK的惯性(惯性力矩或者惯性质量)的影响的通电量的目标值Ijt、Ikt。在从电机停止或者以低速运动的状态到加速运动(旋转运动)的情况下,需要提高按压力产生的响应性。运算与该情况对应的加速时惯性补偿通电量Ijt。Ijt是惯性补偿控制中加速时控制的通电量的目标值。
此外,在电机从运动(旋转运动)的状态开始减速而停止前进的情况下,需要抑制按压力的过冲,提高收敛性。运算与该情况对应的减速时惯性补偿通电量Ikt。Ikt是惯性补偿控制中的减速时控制的通电量的目标值。在此,Ijt是使电机的通电量增加的值(被加到Ist上的正值),Ikt是使电机的通电量减小的值(被加到Ist上的负值)。
然后,在通电量调整运算块IMT,根据按压力反馈通电量Ipt、惯性补偿通电量Ijt(加速时)以及Ikt(减速时)来调整指示通电量Ist,从而运算目标通电量Imt。具体而言,对指示通电量Ist加上反馈通电量Ipt以及惯性补偿通电量Ijt、Ikt,运算出其总和作为目标通电量Imt。目标通电量Imt为用于控制电机MTR的输出的最终通电量的目标值。
<惯性补偿控制块的第一实施方式的结构>
参照图4,对惯性补偿控制块INR的第一实施方式进行说明。如图4所示,惯性补偿控制块INR的第一实施方式由目标位置运算块MKT、控制要否判断运算块FLG、减速时控制开始判断运算块FLK、惯性补偿通电量运算块IJK以及选择运算块SNT构成。
目标位置运算块MKT由变换运算块F2M以及限制运算块LMT构成。在F2M中,基于目标按压力Fbt以及目标按压力运算特性(运算映射)CHmk来运算目标位置(目标旋转角)Mkt。目标位置Mkt是电机MTR的位置(旋转角)的目标值。运算映射CHmk是相当于制动钳CPR以及摩擦部件(制动块)MSB的刚性的特性,作为“向上凸”的非线形特性,被预先存储在电子控制单元ECU内。
在LMT中,对Mkt施加BRK的最大响应的限制。具体而言,通过滞后元件运算考虑BRK的过渡响应并且通过速度限制运算对电机的最大速度施加限制。
参照图5,对制动致动器BRK的最大响应进行说明。BRK的最大响应是指BRK能够响应的最大限的性能。在对驱动BRK的电机MTR给予阶跃输入(目标通电量)的情况下,输出(电机的位置)相对于该输入的变化出现滞后。能够追随阶跃输入的最大限的响应(与输入的时间变化量对应的输出的时间变化量的状况)被定义为“最大响应”。具体而言,基于阶跃地输入(规定的)目标通电量Imt的情况(因此,在进行了旋转角的目标值Mkt瞬时增加到规定量mks0为止的阶跃输入的情况)下的旋转角的实际值(输出)Mka的变化,来求出最大响应。此外,基于实际按压力Fba相对于阶跃输入的变化来求出最大响应。基于最大响应(阶跃响应)中的Mka、Fba的变化,来识别后述的时间常数τm、犹豫时间L以及最大速度,并使用这些值来进行后述的滞后元件运算、速度限制运算。
在滞后元件运算中,基于电机MTR的目标位置Mkt来运算滞后元件运算处理后的目标位置Mkt。具体而言,针对电机的目标位置Mkt执行包含相当于制动致动器BRK的响应(即电机MTR的响应)的时间常数τm的滞后元件(例如,一次滞后元件)的运算处理,而运算滞后处理后目标位置Mkt。通过在Mkt进行滞后运算处理,制动致动器BRK的响应(与向系统的输入的时间变化量对应的输出的时间变化量的状况)被考虑为具有使用了时间常数的滞后元件的传递函数,能够运算作为与该响应对应的目标值的Mkt。在此,传递函数为表示输出相对于向系统(控制系)的输入的关系的函数,时间常数τm为表示滞后元件的响应速度的参数。
作为滞后元件,能够使用n次滞后元件(n为“1”以上的整数)。使用拉普拉斯变换来表现滞后元件,例如,在为一次滞后元件的情况下,传递函数G(s)由以下的(1)式表示。
G(s)=K/(τm·s+1)…(1)
在此,τm为时间常量,K为常量,s为拉普拉斯算子。
此外,在滞后元件为二次滞后元件的情况下,在滞后元件运算中传递函数G(s)由以下的(2)式表示。
G(s)=K/{s·(τm·s+1)}…(2)
而且,在滞后元件运算中,能够考虑犹豫时间L。犹豫时间是指到针对输入开始响应输出为止需要的时间。此时,表示BRK的响应的传递函数G(s),由以下的(3)式或者(4)式表示。
针对基于一次滞后以及犹豫时间的滞后元件运算的传递函数:
G(s)={K/(τm·s+1)}·e-L·s…(3)
针对基于二次滞后以及犹豫时间的滞后元件运算的传递函数:
G(s)=〔K/{s·(τm·s+1)}〕·e-L·s…(4)
在此,L为犹豫时间,e为纳皮尔常数(自然对数的底数)。
而且,在速度限制运算中,针对Mkt考虑电机的最大速度(最大转数)。具体而言,处理后目标位置Mkt的时间变化量被限制为最大速度,运算新的目标位置。从限制运算块LMT对Mkt进行滞后元件运算以及速度限制运算,输出新的(进行了响应限制)目标位置Mkt。
再次参照图4,在控制要否判断运算块FLG中,判断需要执行惯性补偿控制还是不需要执行惯性补偿控制。控制要否判断运算块FLG由进行在电机加速时(例如,电机起动、增速时)的要否判断的加速时判断运算块FLJ以及进行在电机减速时(例如,电机减速、趋向停止时)的要否判断的减速时判断运算块FLR构成。从控制要否判断运算块FLG输出要否判断标志FLj(加速时)、FLr(减速时)作为判断结果。在要否判断标志FLj、FLr,“0”表示不需要惯性补偿控制的情况(不需要状态),“1”表示需要惯性补偿控制的情况(需要状态)。
控制要否判断运算块FLG由目标加速度运算块DDMKT、加速时判断运算块FLJ以及减速时判断运算块FLR构成。
在目标加速度运算块DDMKT中,基于电机的目标位置Mkt来运算其加速度(目标旋转角加速度)ddMkt。将Mkt二阶微分而运算目标加速度ddMkt。即,将Mkt微分而运算目标速度dMkt,而且将目标速度dMkt微分而运算目标加速度ddMkt。
在加速时判断运算块FLJ中,基于ddMkt,来判断电机MTR加速的情况下的惯性补偿控制为“需要状态(需要执行控制的状态)”以及“不需要状态(不需要执行控制的状态)”中的哪一个状态。判断结果作为要否判断标志(控制标志)FLj而被输出。要否判断标志FLj的“0”与“不需要状态”、“1”与“需要状态”对应。根据运算映射DFLj,在ddMkt超过第一规定加速度(规定值)ddm1(>0)的时刻,加速时控制的要否判断标志FLj从“0(不需要状态)”变更为“1(需要状态)”(FLj←1)。然后,在目标加速度ddMkt成为小于规定加速度(规定值)ddm2(<ddm1)时,FLj从“1”变更为“0”(FLj←0)。此外,在未进行制动操作的情况下,FLj作为初期值被设定为“0”。
在减时判断运算块FLR中,基于目标加速度ddMkt,来判断电机MTR减速的情况下的惯性补偿控制为“需要状态(需要执行控制的状态)”以及“不需要状态(不需要执行控制的状态)”中的哪一个状态。判断结果作为要否判断标志(控制标志)FLr而被输出。要否判断标志FLr中,“0”与“不需要状态”,“1”与“需要状态”对应。根据运算映射DFLr,在目标加速度ddMkt低于第二规定加速度(规定值)ddm3(<0)的时刻,减速时控制的要否判断标志FLr从“0(不需要状态)”变更为“1(需要状态)”(FLr←1)。然后,在目标加速度ddMkt成为规定加速度(规定值)ddm4(>ddm3,<0)以上时,FLr从“1”变更为“0”(FLr←0)。此外,在未进行制动操作的情况下,FLr作为初期值被设定为“0”。
与惯性补偿控制的要否判断标志FLj、FLr相关的信息被从控制要否判断运算块FLG发送至惯性补偿通电量运算块IJK以及减速时控制开始判断运算块FLK。
在惯性补偿通电量运算块IJK中,在通过FLG判断为需要惯性补偿控制的基础上,运算判断为控制开始的情况下的惯性补偿通电量(目标值)。惯性补偿通电量运算块IJK由运算电机加速时(例如,电机起动、增速时)的惯性补偿通电量Ijt的加速时通电量运算块IJT、以及运算电机减速时(例如,电机减速、趋向停止时)的惯性补偿通电量Ikt的减速时通电量运算块IKT构成。
在加速时通电量运算块IJT中,基于要否判断标志FLj以及加速时运算特性(运算映射)CHj,来运算加速时惯性补偿通电量(加速时通电量)Ijt。加速时运算特性CHj作为Ijt相对于从判断为加速时惯性补偿控制(加速时控制)的需要状态的时刻开始的经过时间T的特性(运算映射)而被预先存储在ECU内。即在加速时控制中,在判断为需要状态的时刻开始控制。
对运算特性CHj而言,时间T从“0”的时间开始随时间经过,Ijt从“0”急剧地增加至规定通电量(规定值)ij1,然后,Ijt随着时间经过,从规定通电量(规定值)ij1缓慢地减小至“0”。具体而言,CHj被设定为,Ijt从“0”增加至规定通电量ij1所需要的时间tup比Ijt从规定通电量ij1减小至“0”所需要的时间tdn短。
此外,如图4中的虚线所示,在通电量增加的情况下,Ijt能够以“向上凸出”的特性作为开始骤增然后缓慢地增加的特性,而设定CHj。此外,在通电量减小的情况下,Ijt能够以“向下凸出”的特性作为开始骤减然后缓慢地减小的特性,而设定CHj。然后,将要否判断标志FLj从“0(不需要状态)”切换为“1(需要状态)”的时刻设为在CHj的经过时间的原点(T=0),基于从切换时刻开始的经过时间T和加速时运算特性CHj,来决定电机加速时的惯性补偿通电量(加速时通电量)Ijt。
在Ijt的运算中,即使要否判断标志FLj被从“1”切换为“0”,遍及以运算特性CHj预先设定的继续时间而继续运算加速时通电量Ijt。此外,Ijt作为正值而被运算,按照利用Ijt增加向电机MTR的通电量的方式进行调整。
在减速时通电量运算块IKT,基于后述的控制开始判断标志(开始判断标志)FLk、以及减速时运算特性(运算映射)CHk来运算减速时惯性补偿通电量(减速时通电量)Ikt。在通过IKT判断为减速时惯性补偿控制(减速时控制)的需要状态后,作为Ikt相对于在减速时控制开始判断运算块FLK判断为控制开始的时刻开始的经过时间T的特性(运算映射),减速时运算特性CHk被预先存储在ECU内。后面针对FLK的减速时控制的开始判断进行说明。
运算特性CHk随着从时间T从0”的时刻开始的时间经过,Ikt从“0”急剧地减小至规定通电量(规定值)ik1,然后随着时间经过,Ikt从规定通电量(规定值)ik1缓慢增加至“0”。具体而言,CHk被设定为,Ikt从“0”减小至规定通电量ik1所需要的时间tvp比Ikt从规定通电量ik1增加至“0”所需要的时间ten短。
此外,如图4的虚线所示,在通电量减小的情况下,Ikt能够以“向下凸出”的特性作为开始骤减然后缓慢地减小的特性而设定CHk。此外,在通电量增加的情况下,Ikt能够以“向上凸出”的特性作为开始骤增然后缓慢地增加的特性而设定CHk。然后,将在后述的FLK运算出的开始判断标志FLk从“0”切换为“1”的时刻设为在CHk的经过时间的原点(T=0),基于从切换时刻开始的经过时间T和减速时运算特性CHk,来决定电机减速时的惯性补偿通电量(减速时通电量)Ikt。
在Ikt的运算中,即使开始判断标志FLk被从“1”切换为“0”,遍及以运算特性CHk预先设定的继续时间而继续运算Ikt。此外,Ikt作为负值而被运算,按照利用Ikt减小向电机MTR的通电量的方式进行调整。
在此,能够基于制动单元(制动致动器)BRK的上述最大响应,来决定加速时惯性补偿控制的运算特性CHj以及减速时惯性补偿控制的运算特性CHk(参照图5)。在针对电机MTR进行了(规定的)目标通电量的阶跃输入(因此,进行了旋转角的目标值Mkt为(规定量mks0的)的阶跃输入)的情况下,旋转角的实际值(输出)Mka按照追随目标值(输入)Mkt(伴随滞后而追随目标值)的方式变化。基于该Mka的变化来决定CHj以及CHk。
补偿装置整体的惯性(特别是电机的惯性)的转矩与电机的旋转角加速度成比例。考虑该点,为了适当地进行惯性补偿,基于电机的实际加速度(旋转角加速度)ddMka来运算惯性补偿通电量。因此,MTR的位置(旋转角)的实际值Mka被二阶微分,运算加速度(旋转角加速度)ddMka,基于ddMka来决定CHj、CHk。例如,能够通过将ddMka乘以系数K(常量)来设定CHj、CHk。
在CHj中,基于在从上述阶跃输入的开始时刻u1至旋转角加速度ddMka成为最大值ddmj0的时刻u2之间的ddMka的增加梯度(相对于时间增加的ddMka的斜率)的最大值或者平均值来决定Ijt急剧地增加时的增加梯度(Ijt相对于时间的斜率)。此外,基于在从ddMka成为最大值ddmj0的时刻u2至大概成为零的时刻u3之间的ddMka的减小梯度(相对于时间减小的ddMka的斜率)的最大值或者平均值,来决定Ijt缓慢地减小时的减小梯度(Ijt相对于时间的斜率)。
此外,在通电量基于最大响应(阶跃响应)中的ddMka(基于时刻u1~u2的ddMka的变化)而增加的情况下,Ijt能够以“向上凸出”的特性作为开始骤增然后缓慢地增加的特性,而设定CHj。相同地,在通电量基于最大响应中的ddMka(基于时刻u2~u3的ddMka的变化)而减小的情况下,Ijt能够以“向下凸出”的特性作为开始骤减然后缓慢地减小的特性,而设定CHj。
在CHk中,基于在ddMka从零开始减小的时刻u4至成为最小值ddmk0的时刻u5之间的ddMka的减小梯度(相对于时间减小的ddMka的斜率)的最小值或者平均值,来决定Ikt急剧地减小时的减小梯度(Ikt相对于时间的斜率)。此外,基于在ddMka从成为最小值ddmk0的时刻u5至返回大概零的时刻u6之间的ddMka的增加梯度(相对于时间增加的ddMka的斜率)的最大值或者平均值,来决定Ikt缓慢地增加时的增加梯度(Ikt相对于时间的斜率)。
此外,在通电量基于最大响应(阶跃响应)中的ddMka(基于时刻u4~u5的ddMka的变化)而减小的情况下,Ikt能够以“向下凸出”的特性作为开始骤减然后缓慢地减小的特性而设定CHk。相同地,在通电量基于最大响应中的ddMka(基于时刻u5~u6的ddMka的变化)而增加的情况下,Ikt能够以“向上凸出”的特性作为开始骤增然后缓慢地增加的特性而设定CHk。
在选择运算块SNT,选择电机加速时的惯性补偿通电量Ijt的输出、电机减速时的惯性补偿通电量Ikt的输出以及控制停止(值”0”的输出)中的任一个而输出。在选择运算块SNT中,在输出加速时惯性补偿通电量Ijt(>0)的中途输出了减速时惯性补偿通电量Ikt(<0)的情况下,能够代替Ijt而优先输出Ikt。根据上述结构,在驾驶员中止紧急制动时,加速时的惯性补偿控制(Ijt的运算)被立即停止,切换至减速时的惯性补偿控制(Ikt的运算)。因此,能够可靠地抑制按压力的过冲。
在减速时控制开始判断运算块FLK中,以由FLR判断为电机减速时的惯性补偿控制为“需要状态(FLr=1)”为条件,判断是否开始该控制。FLK由规范值决定运算块REF、开始时机设定运算块TSS以及时间计数器TMR构成。
在REF中,基于减速时要否判断标志FLr以及电机的目标位置(目标值对应)Mkt来运算规范值ref。在此,规范值ref是成为用于判断开始减速时控制的基准的值。具体而言,决定FLr从“0(不需要状态)”切换为“1(需要状态)”的时刻(FLr←1)的Mkt的值作为规范值ref。然后,运算在上述切换时刻的MTR的实际位置(实际值对应)Mka与规范值ref之差作为位置偏差Δmk。
在TSS中,基于位置偏差Δmk来设定从上述切换时刻至开始减速时控制为止的时间(开始时间)Tss。具体而言,Δmk越大,Tss被越长地设定。然后,在TMR,计数从上述切换时刻开始的时间,在成为Tss的时刻判断控制开始。该时,开始判断标志FLk从“0(控制停止状态)”切换至“1(控制执行状态)”(FLk←1)。即在从判断为减速时控制的需要状态的时刻开始经过时间Tss后,开始减速时控制(Ikt的运算)。
以上如上所述,在惯性补偿控制块INR的第一实施方式中,监视作为电机的实际动作的实际值Mka,基于该实际值Mkt与从操作量Bpa运算出的目标值Mkt而决定的规范值ref的比较结果,来开始减速时的惯性补偿控制。因此,能够抑制向电机的通电量的过冲或不足。由此,能够合适地减小车轮的制动转矩的过冲以及不足。
<惯性补偿控制块的第二实施方式的结构>
接下来,参照图6,针对惯性补偿控制块INR的第二实施方式进行说明。惯性补偿控制块INR的第二实施方式除了减速时控制判断运算块FLK以外与第一实施方式相同。以下,仅针对与第一实施方式不同的部分进行说明。
任意图6所示那样,第二实施方式中的FLK由规范值决定运算块REF以及开始判断运算块KHE构成。在REF中,与第一实施方式相同地,基于FLr以及Mkt,决定判断为减速时控制的需要状态时刻的目标位置(目标值对应)Mkt作为规范值ref。
在开始判断运算块KHE中,在电机的实际位置(实际值对应)Mka超过了规范值ref的时刻,将开始判断标志FLk从“0(控制停止)”切换为“1(控制执行)”,向减速时通电量运算块IKT(参照图4)发送。即在电机的实际位置(实际值)Mka变得比规范值ref大的时刻,开始运算减速时通电量Ikt,开始执行减速时控制。
在Mka超过ref时,电机的过渡运动状态(相对于基于Bpa而运算的目标值滞后的状态)接近稳定状态(实际值相对于目标值的时间的滞后减小并一致的状态)。因此,通过上述结构能够在适当时间开始减速时的惯性补偿控制。
<惯性补偿控制块的第三实施方式的结构>
接下来,参照图7,针对惯性补偿控制块INR的第三实施方式进行说明。惯性补偿控制块INR的第三实施方式除了通电量取得单元IMA以及减速时通电量运算块IKT以外,与第一实施方式和第二实施方式相同。以下,仅针对与第一实施方式和第二实施方式不同的部分进行说明。
即使作为考虑了电机MTR的响应性的值而输出了加速时惯性补偿通电量Ijt,根据电源电压状态的不同(例如,存在电压降低的情况等),电机MTR的实际通电量不一定与目标值一致。例如,在电机MTR起动时实际通电量不足的情况下,若输出预先设定的减速时惯性补偿通电量Ikt则有可能在制动致动器BRK产生按压力不足的情况。因此,在本实施方式中,能够基于通电量取得单元(例如,电流传感器)IMA取得的实际通电量(例如,电流值)Ima来运算减速时惯性补偿通电量Ikt。
如图7所示那样,在减速时通电量运算块IKT具备数据存储运算块JDK,遍及输出Ijt的期间存储基于实际通电量Ima的时间序列数据Jdk。实际通电量Ima通过通电量取得单元(例如,电流传感器)IMA,与加速时惯性补偿通电量Ijt对应地被取得。时间序列数据Jdk作为与Ijt对应的实际通电量Ija相对于时间经过T的特性,而被存储在数据存储运算块JDK。然后,基于时间序列数据Jdk来运算减速时惯性补偿通电量Ikt。
在减速时通电量运算块IKT中,首先从实际通电量Ima除去(减去)指示通电量Ist以及反馈通电量Ipt,运算相当于加速时惯性补偿通电量(目标值)Ijt的实际通电量(实际值)Ija。即从Ima除去基于Ist的分量以及基于Ipt的分量,运算与Ijt对应的通电量Ija。然后,使对应通电量Ija乘以“-1”(反转符号),进而乘以系数kij,运算存储在数据存储运算块JDK的通电量Ikb。
在数据存储运算块JDK中,存储通电量Ikb与加速时控制的要否判断标志FLj从“0(不需要状态)”向“1(需要状态)”迁移的时刻(T=0)开始的经过时间(即从加速时惯性补偿控制的开始经过的时间)T建立关联,作为时间序列数据Jdk而被存储。然后,基于实际通电量Ima的时间序列数据Jdk成为用于运算Ikt的特性(运算映射)。基于减速时控制的开始判断标志FLk从“0(控制停止)”向“1(控制执行)”迁移的时刻(T=0)开始的经过时间T以及Jdk来运算减速时的惯性补偿通电量Ikt。
加速时(特别是,要起动的情况)需要产生克服电机MTR的轴承等的摩擦转矩,减速时(趋向停止的情况)由于该摩擦以使MTR减速的方式作用,所以系数kij被设定为小于“1”的值。
在上述说明中,在每个运算周期运算存储通电量Ikb,但也可以将与经过时间T对应的Ima、Ist以及Ipt的值作为时间序列数据而存储,使用它们来运算特性Jdk。即能够基于时间序列数据Jdk=(-1)×(kij)×{(Ima的时间序列数据)-(Ist的时间序列数据)-(Ipt的时间序列数据)}的运算,来决定特性(运算映射)Jdk。
根据该第三实施方式,基于进行加速时的惯性补偿控制时的实际通电量Ima,来执行减速时的惯性补偿控制。因此,即使由于电源等的影响而在目标值与实际值之间产生误差,也能够执行适当的减速时的惯性补偿控制。
<惯性补偿控制块的第四实施方式的结构>
接下来,参照图8,针对惯性补偿控制块INR的第四实施方式进行说明。在第一实施方式中,基于从目标角速度ddMkt求出的要否判断结果(FLj的运算)、以及预先设定的运算特性CHj来运算加速时惯性补偿通电量Ijt。与此相对,在该第四实施方式中,能够从ddMkt直接运算Ijt。即图4所示的FLJ以及IJT被置换为图8所示的功能模块。
具体而言,对目标角速度ddMkt乘以系数(增益)kmtr而运算加速时通电量Ijt。系数(增益)kmtr是用于将目标加速度ddMkt转换为电机的通电量的常量,被存储在增益设定块KMTR。系数kmtr相当于用电机的转矩常量ktq去除电机的惯性(常量)jmtr而得到的值。
<惯性补偿控制块的第五实施方式的结构>
接下来,参照图9,针对惯性补偿控制块INR的第五实施方式进行说明。惯性补偿控制块INR的第五实施方式除了控制要否判断运算块FLG以外,与第一实施方式~第四实施方式相同。以下,仅针对与第一实施方式~第四实施方式不同的部分进行说明。
如图9所示那样,在控制要否判断运算块FLG中,与上述的第一实施方式至第四实施方式相同地判断需要执行惯性补偿控制、还是不需要执行惯性补偿控制,但能够基于制动操作部件BP的操作速度dBp来进行该判断。从FLG作为判断结果输出要否判断标志FLj(加速时)、FLr(减速时)。在要否判断标志FLj、FLr中,“0”表示不需要惯性补偿控制的情况(不需要状态),“1”表示需要惯性补偿控制的情况(需要状态)。
控制要否判断运算块FLG由操作速度运算块DBP、加速时判断运算块FLJ以及减速时判断运算块FLR构成。
首先,在操作速度运算块DBP,基于制动操作部件BP的操作量Bpa,来运算该操作速度dBp。对Bpa进行微分而运算操作速度dBp。
在加速时判断运算块FLJ中,基于操作速度dBp,来判断电机加速的情况(例如,电机的转速增加情况)的惯性补偿控制为“需要状态(需要执行控制的状态)”以及“不需要状态(不需要执行控制的状态)”中的哪个状态。该判断结果作为要否判断标志(控制标志)FLj而输出。作为要否判断标志FLj,“0”与“不需要状态”、“1”与“需要状态”分别对应。加速时的惯性补偿控制的要否判断根据运算映射CFLj,在dBp超过规定操作速度(规定值)db1的时刻,将加速时的要否判断标志FLj从“0(不需要状态)”切换为“1(需要状态)”(FLj←1)。然后,在dBp成为小于规定操作速度(规定值)db2的时刻,将要否判断标志FLj从“1”切换为“0”(FLj←0)。此外,在未进行制动操作的情况下,FLj作为初期值被设定为“0”。
而且,在加速时惯性补偿控制的要否判断中,除了操作速度dBp还能够使用制动操作部件的操作量Bpa。该情况下,在Bpa超过规定操作量(规定值)bp1且dBp超过规定操作速度(规定值)db1的时刻,将要否判断标志FLj从“0”切换为“1”。由于Bpa>bp1的条件被用于判断基准,所以dBp中的噪声等影响被补偿,能够进行可靠判断。
在减速时判断运算块FLR中,基于dBp来判断电机减速的情况(例如,电机的转速减小的情况)的惯性补偿控制是“需要状态(需要执行控制的状态)”以及“不需要状态(不需要执行控制的状态)”中的哪一个状态。判断结果作为要否判断标志(控制标志)FLr而被输出。要否判断标志FLr的“0”与“不需要状态”、“1”与“需要状态”分别对应。对减速时的惯性补偿控制的要否判断而言,根据运算映射CFLr,在dBp从规定操作速度(规定值)db3以上的状态至成为小于规定操作速度(规定值)db4(<db3)的时刻,要否判断标志FLr从“0(不需要状态)”切换为“1(需要状态)”(FLr←1)。然后,为了防止dBp频繁反复地进行加速时控制以及减速时控制,减速时控制的规定操作速度db3能够被设定为比加速时控制的规定操作速度db1小的值。此外,在未进行制动操作的情况下,FLr作为初期值被设定为“0”。
从控制要否判断运算块FLG发送与惯性补偿控制的要否判断标志FLj、FLr相关的信息。
<作用、效果>
以下,参照图10,对惯性补偿控制块INR中的惯性补偿控制的各实施方式共用的作用/效果进行说明。惯性补偿控制是相对于目标通电量Imt而调整相当于具有惯性的装置可动部(MTR等)为了进行加速运动或者减速运动所需要的力(转矩)的通电量(Ijt、Ikt)d的控制。具体而言,在电机加速的情况下,通过增加目标通电量来进行补偿(修正),在电机减速的情况下,通过减小目标通电量来进行补偿(修正)。
在时刻t0,若驾驶员开始制动操作,则通过操作量取得部BPA取得的制动操作量Bpa增加。基于Bpa(由图中的点划线表示),来运算电机的目标位置Mkt,针对Mkt进行滞后元件运算以及限制运算,而运算最终的Mkt(由图中的虚线表示)。通过滞后元件运算(考虑了使用了时间常数的滞后元件以及犹豫时间的运算)以及限制运算(限制为最大速度的运算),能够考虑BRK的最大响应(例如,针对阶跃输入的响应)。
通过将Mkt二阶微分来运算目标加速度ddMkt。在ddMkt超过规定加速度(规定值)ddm1的时刻(时刻t0s),电机加速的情况(加速时)的惯性补偿控制(加速时控制)的要否从“不需要状态”切换为“需要状态”(即判断为需要状态),开始控制。在加速时控制的判断标志FLj从“0(不需要状态)”切换为“1(需要状态)”的时刻输出加速时通电量Ijt。通过Ijt,增加目标通电量Imt,能够补偿电机加速的情况的惯性影响。
在ddMkt小于规定加速度(规定值)ddm3的时刻(时刻t1),减速时的惯性补偿控制(减速时控制)的要否从“不需要状态”切换为“需要状态”(即判断为需要状态)。此时,减速时控制的要否判断标志FLr从“0(不需要状态)”切换为“1(需要状态)”(FLr←1)。然而,在该时刻,减速时控制还未开始。在判断为减速时控制的需要状态的时刻(判断时刻)的目标值Mkt被设定为规范值ref。在此,规范值ref是用于开始减速时的惯性补偿控制(Ikt的输出)的基准。在上述判断时刻(T=t1),运算规范值ref与电机的实际位置(实际值)Mka之间的偏差Δmk,基于Δmk来设定开始时间Tss。然后,从上述判断时刻开始累计时间计数器,在该累计时间到达了Tss的时刻t2,开始判断标志FLk从“0(控制停止状态)”切换为“1(控制执行状态)”(FLk←1)。在该切换时刻,开始减速时控制,输出减速时通电量Ikt。通过Ikt,能够减小目标通电量Imt,补偿电机减速的情况的惯性影响。
减速时的惯性补偿控制(减速时控制)需要在即将产生按压力的电机的运动状态从过渡状态向稳定状态迁移之前进行。而且,在用于运算目标通电量Imt的目标值Mkt和作为其结果而产生的实际值Mka之间存在偏差的情况下,减速时的惯性补偿控制是重要的。判断为减速时控制的需要状态的瞬间(FLr←1)的目标值Mkt被设定为从过渡状态向稳定状态迁移时的规范值ref。基于该规范值ref,来预测实际值Mka从过渡状态向稳定状态迁移的时期。因此,能够在实际值Mka从过渡状态向稳定状态迁移前的适当时期开始/执行电机的通电量不会过冲或不足的惯性补偿控制。其结果,能够可靠地抑制制动转矩的过冲、不足。
此外,在实际值Mka超过了规范值ref的时刻t3,能够开始减速时控制。在该时刻,开始判断标志FLk从“0(控制停止状态)”切换为“1(控制执行状态)”,能够输出减速时通电量Ikt。由此,与上述相同地,由于在判断为减速时控制的需要状态的瞬间(FLr←1),基于目标值Mkt作为规范值ref而被设定,基于该规范值ref来开始减速时的惯性补偿控制,所以能够执行通电量不会过冲或不足的惯性补偿控制。
<目标值以及实际值的说明>
以下,针对上述的“目标值”以及“实际值”进行附加说明。在上述各实施方式中,在惯性补偿控制中,作为目标值采用电机的目标位置Mkt,作为实际值采用电机的实际位置Mka。与此相对,作为实际值,能够取得(检测)从电机MTR的输出开始至达到摩擦部件MSB针对旋转部件KTB的按压力的状态量。即能够取得表1所示的“输出状态量(输出侧的状态量)”中的至少一个。在此,“输出状态量”是涉及“力”以及“位置”中的至少一个的物理量。由于BRK的控制对象为车轮的制动转矩,所以“力”(推力(按压力)、旋转力(转矩))涉及的输出状态量作为实际值而被取得。例如,电机的实际输出转矩(旋转力)、KTH中的实际推力、MSB的实际按压力Fba能够作为上述实际值而被采用。
由于制动钳CPR等BRK整体的刚性(弹簧常数)为已知的,所以只要取得(检测)“位置”,就能够运算上述“力”。因此,上述“位置”涉及的输出状态量能够作为实际值而被取得。例如,电机的实际位置(旋转角)Mka、KTH中的实际位置(行程)、MSB的实际位置能够作为实际值而被采用。此外,由于使用上述“刚性”能够转换上述“力”和上述“位置”而进行运算,所以从“力”转换的“位置”涉及的输出状态量(推断值)或者从“位置”转换的“力”涉及的输出状态量(推断值)也能够作为实际值而被使用。例如,从Fba运算出的位置推断值Mks或者从Mka运算出的按压力推断值Fbs能够作为实际值而被使用。
作为“与实际值对应的目标值”,使用与实际值相同物理量的目标值。在表1示出输出状态量(实际值)与输入状态量(目标值)之间的对应关系。具体而言,使用与Mka对应的电机的目标位置Mkt、与Fba对应的按压力的目标值Fbt。而且,能够采用与电机的实际输出转矩对应的目标转矩、与KTH中实际推力对应的目标推力、与KTH中实际位置对应的目标位置或者与MSB的实际位置对应的目标位置。此外,由于基于目标值来决定规范值ref(FLr←1的时刻的目标值被设定为ref),所以成为与目标值相同的物理量。
而且,在上述的各实施方式中,在控制要否判断运算块FLG,基于ddMkt来运算FLj、FLr,但也能够使用将目标值Svt二阶微分而运算的目标加速度值ddSvt。与基于ddMkt判断运算的情况相同地,能够基于运算特性DFLj、DFLr以及目标加速度值ddSvt,来运算惯性补偿控制的要否判断标志FLj、FLr。
在求出制动致动器BRK的最大响应的情况下,也可以代替Mka而使用实际值Sva。最大响应(阶跃响应)是输入阶跃的(瞬时增加至规定值的)目标通电量Imt的情况下的实际值Sva的变化,能够基于该变化来决定时间常数τm、犹豫时间L以及最大速度。
能够省略限制运算块LMT中的滞后元件运算、以及速度限制运算中的任一方。此外,能够省略限制运算块LMT。该情况下,从F2M直接向FLG以及FLK发送Mkt。
Claims (6)
1.一种车辆的制动控制装置,具备:操作量取得单元,其取得驾驶员操作车辆的制动操作部件的操作量;制动单元,其借助电机向固定于所述车辆的车轮的旋转部件推压摩擦部件由此来产生针对所述车轮的制动转矩;以及控制单元,其基于所述操作量来运算目标通电量并基于所述目标通电量来控制所述电机,其中,
具备取得单元,其取得表示位于从所述电机至所述摩擦部件为止的动力传递路径内的可动部件的实际工作状态的状态量作为实际值,
所述控制单元构成为:
基于所述操作量来判断是否需要补偿所述制动单元在所述电机速度减小的减速时的惯性影响的惯性补偿控制,
决定基于在判断为需要所述惯性补偿控制的时刻的所述操作量而运算出的与所述实际值对应的目标值作为规范值,
基于所述实际值以及所述规范值来运算用于减小所述目标通电量而补偿所述制动单元的惯性影响的惯性补偿通电量,
基于所述惯性补偿通电量来调整所述目标通电量。
2.根据权利要求1所述的车辆的制动控制装置,其中,
所述控制单元构成为:
基于在判断为需要所述惯性补偿控制的时刻的所述实际值与所述规范值之间的偏差来决定开始所述惯性补偿控制的时刻,
在所述开始时刻到来的时刻,开始基于所述惯性补偿通电量来调整所述目标通电量。
3.根据权利要求1所述的车辆的制动控制装置,其中,
所述控制单元构成为在所述实际值超过所述规范值的时刻,开始基于所述惯性补偿通电量来调整所述目标通电量。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的车辆的制动控制装置,其中,
所述取得单元取得与所述可动部件的位置以及作用于所述可动部件的力中的至少一个相关的物理量,作为所述实际值。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的车辆的制动控制装置,其中,
所述控制单元构成为基于针对所述电机进行了所述目标通电量的阶跃输入的情况下预先取得的所述实际值的变化模式来决定所述目标值。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的车辆的制动控制装置中,其中,
所述控制单元构成为将所述目标值二阶微分而运算目标加速度值,在所述目标加速度值的绝对值超过规定值的情况下,判断为需要所述惯性补偿控制。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3762774A (en) * | 1970-07-14 | 1973-10-02 | Daimler Benz Ag | Brake force control system for vehicles especially motor vehicles |
US4568863A (en) * | 1984-06-27 | 1986-02-04 | Goodyear Aerospace Corporation | Controller for electric brake motors |
CN101146703A (zh) * | 2005-03-22 | 2008-03-19 | 罗伯特·博世有限公司 | 直流电机的惯性运动电压的优化检测 |
CN101484340A (zh) * | 2006-07-07 | 2009-07-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于在车辆调节中补偿制动延迟的方法 |
Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3762774A (en) * | 1970-07-14 | 1973-10-02 | Daimler Benz Ag | Brake force control system for vehicles especially motor vehicles |
US4568863A (en) * | 1984-06-27 | 1986-02-04 | Goodyear Aerospace Corporation | Controller for electric brake motors |
CN101146703A (zh) * | 2005-03-22 | 2008-03-19 | 罗伯特·博世有限公司 | 直流电机的惯性运动电压的优化检测 |
CN101484340A (zh) * | 2006-07-07 | 2009-07-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于在车辆调节中补偿制动延迟的方法 |
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